図１は、本発明の一の実施の形態に係るカーボンナノチューブヒータ１を示す側面図である。図２は、カーボンナノチューブヒータ１を示す平面図である。カーボンナノチューブヒータ１は、例えば、対象物の加熱に利用される比較的薄型のシート状ヒータである。図２に示す例では、カーボンナノチューブヒータ１の平面視における形状は、略矩形の帯状である。以下の説明では、図１中の左右方向を「長手方向」とも呼び、図１中の上下方向を単に「上下方向」とも呼ぶ。また、図２中の上下方向（すなわち、長手方向に垂直な方向）を、「幅方向」とも呼ぶ。なお、上述の上下方向は、実際の重量方向と一致しなくてもよい。
FIG. 1 is a side view showing a carbon nanotube heater 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the carbon nanotube heater 1. The carbon nanotube heater 1 is, for example, a relatively thin sheet-shaped heater used for heating an object. In the example shown in FIG. 2, the shape of the carbon nanotube heater 1 in a plan view is a substantially rectangular band shape. In the following description, the horizontal direction in FIG. 1 is also referred to as a "longitudinal direction", and the vertical direction in FIG. 1 is also simply referred to as a "vertical direction". Further, the vertical direction (that is, the direction perpendicular to the longitudinal direction) in FIG. 2 is also referred to as a "width direction". The above-mentioned vertical direction does not have to coincide with the actual weight direction.
カーボンナノチューブヒータ１は、カーボンナノチューブデバイス２と、収容部３１と、放熱部３４とを備える。カーボンナノチューブデバイス２、収容部３１および放熱部３４の平面視における形状はそれぞれ、例えば、長手方向に延びる略矩形の帯状である。なお、カーボンナノチューブヒータ１、カーボンナノチューブデバイス２、収容部３１および放熱部３４の平面視におけるそれぞれの形状は、必ずしも長手方向に長い略矩形である必要はなく、長手方向と幅方向との長さが略同じである略正方形であってもよく、幅方向に長い略矩形であってもよい。
The carbon nanotube heater 1 includes a carbon nanotube device 2, an accommodating portion 31, and a heat radiating portion 34. The shapes of the carbon nanotube device 2, the accommodating portion 31, and the heat radiating portion 34 in a plan view are, for example, substantially rectangular strips extending in the longitudinal direction. The shapes of the carbon nanotube heater 1, the carbon nanotube device 2, the accommodating portion 31, and the heat radiating portion 34 in the plan view do not necessarily have to be substantially rectangular, which are long in the longitudinal direction, and are the lengths in the longitudinal direction and the width direction. May be substantially the same, and may be a substantially rectangular shape that is long in the width direction.
カーボンナノチューブデバイス２は、電力を供給されることにより発熱する略シート状の発熱体である。本明細書におけるシート状とは、縦横の長さに対して厚さが薄い形状を意味し、可撓性を有していても有していなくてもよい。また、本明細書におけるシート状とは、フィルム状と呼ばれる形状も含む概念である。カーボンナノチューブデバイス２は、接続シート部２１と、一対の電極２２と、支持シート部２３とを備える。一対の電極２２は、長手方向に離間して配置される。接続シート部２１および支持シート部２３は、一方の電極２２から他方の電極２２へと長手方向に延び、一対の電極２２を接続する。
The carbon nanotube device 2 is a substantially sheet-shaped heating element that generates heat when power is supplied. The sheet shape in the present specification means a shape having a thickness thinner than the vertical and horizontal lengths, and may or may not have flexibility. Further, the sheet shape in the present specification is a concept including a shape called a film shape. The carbon nanotube device 2 includes a connection sheet portion 21, a pair of electrodes 22, and a support sheet portion 23. The pair of electrodes 22 are arranged apart from each other in the longitudinal direction. The connection sheet portion 21 and the support sheet portion 23 extend longitudinally from one electrode 22 to the other electrode 22 and connect the pair of electrodes 22.
接続シート部２１は、導電性のシート部材である。接続シート部２１は、多数のカーボンナノチューブにより形成された可撓性を有するシート状のカーボンナノチューブ成形体である。具体的には、接続シート部２１は、複数のカーボンナノチューブシートが厚さ方向に積層された積層シート状のカーボンナノチューブ成形体である。接続シート部２１におけるカーボンナノチューブシートの積層数は、カーボンナノチューブデバイス２に求められる性能により様々に変化するが、例えば１０層〜１００層であり、本実施の形態では約４０層である。
The connection sheet portion 21 is a conductive sheet member. The connection sheet portion 21 is a flexible sheet-shaped carbon nanotube molded body formed of a large number of carbon nanotubes. Specifically, the connection sheet portion 21 is a laminated sheet-like carbon nanotube molded body in which a plurality of carbon nanotube sheets are laminated in the thickness direction. The number of carbon nanotube sheets laminated in the connection sheet portion 21 varies depending on the performance required for the carbon nanotube device 2, but is, for example, 10 to 100 layers, and in the present embodiment, it is about 40 layers.
接続シート部２１の平面視における形状は、例えば、長手方向に延びる略矩形の帯状である。接続シート部２１の長手方向の長さは、カーボンナノチューブデバイス２に求められる性能により様々に変化するが、例えば１０ｍｍ〜１０００ｍｍであり、本実施の形態では１７０ｍｍである。接続シート部２１の幅方向の幅も、カーボンナノチューブデバイス２に求められる性能により様々に変化するが、例えば１０ｍｍ〜１０００ｍｍであり、本実施の形態では１００ｍｍである。接続シート部２１の長手方向の両端部は、一対の電極２２にそれぞれ固定されて電気的に接続されている。換言すれば、接続シート部２１は、一対の電極２２の間にて長手方向に延びる。
The shape of the connection sheet portion 21 in a plan view is, for example, a substantially rectangular strip extending in the longitudinal direction. The length of the connecting sheet portion 21 in the longitudinal direction varies depending on the performance required for the carbon nanotube device 2, but is, for example, 10 mm to 1000 mm, and 170 mm in the present embodiment. The width of the connection sheet portion 21 in the width direction also varies depending on the performance required for the carbon nanotube device 2, but is, for example, 10 mm to 1000 mm, which is 100 mm in the present embodiment. Both ends of the connection sheet portion 21 in the longitudinal direction are fixed to a pair of electrodes 22 and electrically connected to each other. In other words, the connection sheet portion 21 extends in the longitudinal direction between the pair of electrodes 22.
一対の電極２２はそれぞれ、幅方向に延びる略矩形帯状の薄板状部材である。各電極２２は、例えば銅（Ｃｕ）等により形成された金属箔である。各電極２２の厚さは、例えば、５０μｍ〜１００μｍである。図１に示す例では、各電極２２は、間に接続シート部２１の端部を挟んで２つ折りに折り畳まれて押圧されることにより、接続シート部２１と接続される。カーボンナノチューブデバイス２では、接続シート部２１により、一対の電極２２が電気的に接続される。
Each of the pair of electrodes 22 is a thin plate-shaped member having a substantially rectangular band shape extending in the width direction. Each electrode 22 is a metal foil formed of, for example, copper (Cu) or the like. The thickness of each electrode 22 is, for example, 50 μm to 100 μm. In the example shown in FIG. 1, each electrode 22 is connected to the connection sheet portion 21 by being folded in half and pressed with an end portion of the connection sheet portion 21 sandwiched between them. In the carbon nanotube device 2, the pair of electrodes 22 are electrically connected by the connection sheet portion 21.
支持シート部２３は、絶縁体により形成された可撓性を有する絶縁性のシート部材である。支持シート部２３は、例えば、ポリエステル等の樹脂繊維により形成されたメッシュシートである。支持シート部２３の長手方向両端部は、例えば、接着剤により一対の電極２２の上面に固定されている。なお、支持シート部２３の材料および構造は、様々に変更されてよい。
The support sheet portion 23 is a flexible and insulating sheet member formed of an insulator. The support sheet portion 23 is, for example, a mesh sheet formed of resin fibers such as polyester. Both ends of the support sheet portion 23 in the longitudinal direction are fixed to the upper surfaces of the pair of electrodes 22 by, for example, an adhesive. The material and structure of the support sheet portion 23 may be changed in various ways.
カーボンナノチューブデバイス２では、接続シート部２１を形成する多数のカーボンナノチューブは、例えば、長手方向に略平行に延びる。当該多数のカーボンナノチューブは、長手方向に対して傾斜する方向に延びていてもよい。当該多数のカーボンナノチューブは、略同じ方向に延びていてもよく、異なる方向に延びていてもよい。
In the carbon nanotube device 2, a large number of carbon nanotubes forming the connection sheet portion 21 extend substantially in parallel in the longitudinal direction, for example. The large number of carbon nanotubes may extend in a direction inclined with respect to the longitudinal direction. The large number of carbon nanotubes may extend in substantially the same direction or may extend in different directions.
図１に例示するカーボンナノチューブデバイス２では、当該多数のカーボンナノチューブが、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液等を主成分とする接着剤により互いに接着され、さらに、支持シート部２３の下面に接着されている。当該接着剤は、エポキシ系、アクリル系またはシリコンゴム系の接着剤であってもよい。当該接着剤は、好ましくは、導電性添加材を含む。当該導電性添加材は、例えば、銀（Ａｇ）等の金属微粒子、グラフェン（具体的には、シート状グラフェンを粉砕した粉体）、ミルドファイバー、または、カーボンナノチューブの粉体である。当該導電性添加材の直径は、好ましくは１０μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ未満である。なお、上記接着剤は、導電性添加材を含んでいなくてもよい。
In the carbon nanotube device 2 illustrated in FIG. 1, the large number of carbon nanotubes are adhered to each other by an adhesive containing a polyvinyl alcohol (PVA) aqueous solution or the like as a main component, and further adhered to the lower surface of the support sheet portion 23. .. The adhesive may be an epoxy-based, acrylic-based or silicone rubber-based adhesive. The adhesive preferably contains a conductive additive. The conductive additive is, for example, metal fine particles such as silver (Ag), graphene (specifically, powder obtained by crushing sheet-like graphene), milled fiber, or carbon nanotube powder. The diameter of the conductive additive is preferably 10 μm or less, more preferably less than 1 μm. The adhesive does not have to contain a conductive additive.
収容部３１は、カーボンナノチューブデバイス２の全体を内部に収容して（すなわち、被覆して）固定する外装部材である。収容部３１は、可撓性を有する絶縁性のシート状部材である。収容部３１は、例えば、樹脂または弾性高分子材料により形成される。
The accommodating portion 31 is an exterior member that internally accommodates (that is, covers) and fixes the entire carbon nanotube device 2. The accommodating portion 31 is a flexible and insulating sheet-like member. The accommodating portion 31 is formed of, for example, a resin or an elastic polymer material.
図１および図２に示す例では、収容部３１は、下部材３２と、上部材３３とを備える。下部材３２は、カーボンナノチューブデバイス２を下側から支持して被覆する。上部材３３は、カーボンナノチューブデバイス２を間に挟んで下部材３２の上面上に固定されることにより、カーボンナノチューブデバイス２を上側から被覆する。換言すれば、カーボンナノチューブデバイス２は、下部材３２と上部材３３とにより封止される。下部材３２は、例えば、剥離紙上にシリコン樹脂を膜状に塗布して硬化させることにより形成される。上部材３３は、例えば、下部材３２上にシリコン樹脂を膜状に塗布して硬化させることにより形成される。あるいは、下部材３２および／または上部材３３は、樹脂フィルムの表面に接着剤層が設けられたラミネートフィルム等であってもよい。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the accommodating portion 31 includes a lower member 32 and an upper member 33. The lower member 32 supports and covers the carbon nanotube device 2 from below. The upper member 33 covers the carbon nanotube device 2 from above by being fixed on the upper surface of the lower member 32 with the carbon nanotube device 2 sandwiched between them. In other words, the carbon nanotube device 2 is sealed by the lower member 32 and the upper member 33. The lower member 32 is formed, for example, by applying a silicone resin in a film form on a release paper and curing it. The upper member 33 is formed, for example, by applying a silicone resin on the lower member 32 in a film form and curing it. Alternatively, the lower member 32 and / or the upper member 33 may be a laminated film or the like in which an adhesive layer is provided on the surface of the resin film.
カーボンナノチューブヒータ１は、さらに、図示省略の一対の端子を備える。当該一対の端子は、収容部３１の内部において、一対の電極２２とそれぞれ電気的に接続される。また、当該一対の端子は、一対の電極２２から収容部３１を貫通して収容部３１の外部へと延びる。カーボンナノチューブデバイス２への電力の供給は、当該一対の端子を介して行われる。これにより、カーボンナノチューブデバイス２が発熱する。
The carbon nanotube heater 1 further includes a pair of terminals (not shown). The pair of terminals are electrically connected to the pair of electrodes 22 inside the accommodating portion 31. Further, the pair of terminals extends from the pair of electrodes 22 through the accommodating portion 31 to the outside of the accommodating portion 31. Power is supplied to the carbon nanotube device 2 via the pair of terminals. As a result, the carbon nanotube device 2 generates heat.
カーボンナノチューブヒータ１では、収容部３１は、必ずしもカーボンナノチューブデバイス２の全体を内部に収容する必要はなく、少なくとも接続シート部２１の全体を内部に収容していればよい。換言すれば、カーボンナノチューブヒータ１では、各電極２２の一部または全体が、収容部３１から外部に露出していてもよい。この場合、上述の一対の端子は省略され、収容部３１から露出している一対の電極２２に電線が直接的に接続されてもよい。
In the carbon nanotube heater 1, the accommodating portion 31 does not necessarily have to accommodate the entire carbon nanotube device 2 inside, but at least the entire connecting sheet portion 21 may be accommodated inside. In other words, in the carbon nanotube heater 1, a part or the whole of each electrode 22 may be exposed to the outside from the accommodating portion 31. In this case, the pair of terminals described above may be omitted, and the electric wire may be directly connected to the pair of electrodes 22 exposed from the accommodating portion 31.
放熱部３４は、収容部３１の外面に設けられる膜状または薄板状の部材である。図１に示す例では、放熱部３４は、収容部３１の上面（すなわち、上側の主面）に設けられる。放熱部３４は、例えば、収容部３１の上面に接着剤等で固定された金属箔または金属製のシート部材である。当該金属として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅が利用可能である。放熱部３４は、例えば、収容部３１の上面に蒸着等により形成された金属製の薄膜であってもよい。放熱部３４の上面（すなわち、収容部３１と反対側の主面）は、カーボンナノチューブデバイス２からの熱を均等化して放熱する放熱面である。
The heat radiating portion 34 is a film-shaped or thin plate-shaped member provided on the outer surface of the accommodating portion 31. In the example shown in FIG. 1, the heat radiating portion 34 is provided on the upper surface (that is, the upper main surface) of the accommodating portion 31. The heat radiating portion 34 is, for example, a metal foil or a metal sheet member fixed to the upper surface of the accommodating portion 31 with an adhesive or the like. As the metal, for example, aluminum (Al) and copper can be used. The heat radiating portion 34 may be, for example, a metal thin film formed on the upper surface of the accommodating portion 31 by vapor deposition or the like. The upper surface of the heat radiating portion 34 (that is, the main surface opposite to the accommodating portion 31) is a heat radiating surface that equalizes and dissipates heat from the carbon nanotube device 2.
次に、カーボンナノチューブヒータ１の製造について説明する。図３は、カーボンナノチューブデバイス２を製造するデバイス製造装置４の構成を示す側面図である。図４は、デバイス製造装置４を示す平面図である。図３では、図の理解を容易にするために、カーボンナノチューブシート９４および各電極２２の厚さを実際よりも厚く描いている。また、各電極２２に平行斜線を付す。図４では、図の理解を容易にするために、デバイス製造装置４の一部の構成の図示を省略している。
Next, the production of the carbon nanotube heater 1 will be described. FIG. 3 is a side view showing the configuration of the device manufacturing apparatus 4 for manufacturing the carbon nanotube device 2. FIG. 4 is a plan view showing the device manufacturing apparatus 4. In FIG. 3, the thickness of the carbon nanotube sheet 94 and each electrode 22 is drawn thicker than it actually is in order to facilitate the understanding of the figure. In addition, parallel diagonal lines are attached to each electrode 22. In FIG. 4, in order to facilitate the understanding of the figure, the illustration of a part of the configuration of the device manufacturing apparatus 4 is omitted.
デバイス製造装置４は、基板保持部４１と、回転体４２と、回転機構４３と、接着剤付与部４４と、押圧ローラ４５と、制御部４６とを備える。図３中において、基板保持部４１は、回転体４２の回転軸Ｊ１の左上に位置する。接着剤付与部４４および押圧ローラ４５は、回転軸Ｊ１の右上に位置する。
The device manufacturing apparatus 4 includes a substrate holding unit 41, a rotating body 42, a rotating mechanism 43, an adhesive applying unit 44, a pressing roller 45, and a control unit 46. In FIG. 3, the substrate holding portion 41 is located at the upper left of the rotating shaft J1 of the rotating body 42. The adhesive applying portion 44 and the pressing roller 45 are located at the upper right of the rotation shaft J1.
基板保持部４１は、多数のカーボンナノチューブの集合であるカーボンナノチューブアレイ９１が立設した基板９２の下面に接触し、基板９２を下側から保持する。基板９２は、例えば、平板状の薄板状部材である。基板９２は、例えば、シリコン基板、または、表面に二酸化ケイ素膜が設けられたステンレス鋼製の基板である。なお、基板９２は、可撓性を有する長尺の薄板状部材であってもよい。この場合、デバイス製造装置４には、基板９２のうち、カーボンナノチューブアレイ９１が剥離された部分を巻き取る回収部（例えば、回収ローラおよびモータ）が設けられることが好ましい。
The substrate holding portion 41 contacts the lower surface of the substrate 92 on which the carbon nanotube array 91, which is an aggregate of a large number of carbon nanotubes, is erected, and holds the substrate 92 from below. The substrate 92 is, for example, a flat plate-shaped thin plate-shaped member. The substrate 92 is, for example, a silicon substrate or a stainless steel substrate provided with a silicon dioxide film on the surface. The substrate 92 may be a long thin plate-like member having flexibility. In this case, it is preferable that the device manufacturing apparatus 4 is provided with a recovery unit (for example, a recovery roller and a motor) for winding up the portion of the substrate 92 from which the carbon nanotube array 91 has been peeled off.
カーボンナノチューブアレイ９１は、例えば、鉄（Ｆｅ）等の触媒を利用した化学気相成長法（すなわち、ＣＶＤ法）により、基板９２の表面に対して所定の配向方向（本実施の形態では、略垂直）に配向する多数のカーボンナノチューブを基板９２上に成長させることにより形成される。カーボンナノチューブアレイ９１の形成は、他の様々な方法により行われてもよい。
The carbon nanotube array 91 is oriented in a predetermined orientation with respect to the surface of the substrate 92 by, for example, a chemical vapor deposition method using a catalyst such as iron (Fe) (that is, a CVD method) (in the present embodiment, the carbon nanotube array 91 is omitted. It is formed by growing a large number of vertically oriented carbon nanotubes on the substrate 92. The formation of the carbon nanotube array 91 may be performed by various other methods.
カーボンナノチューブアレイ９１の厚さ（すなわち、カーボンナノチューブアレイ９１に含まれるカーボンナノチューブの上下方向における長さ）は、例えば、５０μｍ〜１０００μｍである。本実施の形態では、カーボンナノチューブアレイ９１の厚さは、５０μｍ〜５００μｍである。カーボンナノチューブアレイ９１の厚さは、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日本電子株式会社製）または非接触膜厚計（株式会社キーエンス製）により測定される。
The thickness of the carbon nanotube array 91 (that is, the length of the carbon nanotubes contained in the carbon nanotube array 91 in the vertical direction) is, for example, 50 μm to 1000 μm. In the present embodiment, the thickness of the carbon nanotube array 91 is 50 μm to 500 μm. The thickness of the carbon nanotube array 91 is measured by, for example, a scanning electron microscope (SEM) (manufactured by JEOL Ltd.) or a non-contact film thickness meter (manufactured by KEYENCE CORPORATION).
カーボンナノチューブアレイ９１では、例えば、１ｃｍ２当たりに１０９本〜１０１１本のカーボンナノチューブが存在する。隣接するカーボンナノチューブ間の距離は、例えば、１００ｎｍ〜２００ｎｍである。各カーボンナノチューブの外径は、例えば、１０ｎｍ〜３０ｎｍである。各カーボンナノチューブは、例えば、５層〜１０層の多層カーボンナノチューブである。各カーボンナノチューブは、４層以下または１１層以上の多層カーボンナノチューブであってもよく、単層カーボンナノチューブであってもよい。
In the carbon nanotube array 91, for example, there are 10 nine 10 11 pieces of carbon nanotubes per 1 cm 2. The distance between adjacent carbon nanotubes is, for example, 100 nm to 200 nm. The outer diameter of each carbon nanotube is, for example, 10 nm to 30 nm. Each carbon nanotube is, for example, a multi-walled carbon nanotube having 5 to 10 layers. Each carbon nanotube may be a multi-walled carbon nanotube having 4 layers or less or 11 layers or more, or may be a single-walled carbon nanotube.
カーボンナノチューブアレイ９１の嵩密度は、例えば、１０ｍｇ／ｃｍ３〜６０ｍｇ／ｃｍ３である。好ましくは、カーボンナノチューブアレイ９１の嵩密度は、２０ｍｇ／ｃｍ３〜５０ｍｇ／ｃｍ３である。カーボンナノチューブアレイ９１の嵩密度は、単位面積当たりのカーボンナノチューブアレイ９１の質量（すなわち、目付量）を、カーボンナノチューブアレイ９１の厚さで除算することにより求められる。
The bulk density of the carbon nanotube array 91 is, for example, 10mg / cm 3 ~60mg / cm 3 . Preferably, the bulk density of the carbon nanotube array 91 is 20mg / cm 3 ~50mg / cm 3 . The bulk density of the carbon nanotube array 91 is obtained by dividing the mass (that is, the amount of grain) of the carbon nanotube array 91 per unit area by the thickness of the carbon nanotube array 91.
回転体４２は、図３中の紙面に垂直な方向（以下、「軸方向」とも呼ぶ。）を向く回転軸Ｊ１を中心とする略円柱状または略円筒状の部材である。回転体４２の外側面は、軸方向に平行に延びる略円筒面である。当該軸方向は、カーボンナノチューブデバイス２の幅方向に対応する方向であるため、「幅方向」とも呼ぶ。回転体４２の外側面上には、カーボンナノチューブヒータ１の支持シート部２３となる予定の絶縁性シート部材２３０（例えば、ポリエステル繊維で形成されたメッシュシート）が着脱可能に取り付けられている。絶縁性シート部材２３０は、例えば、回転体４２の外周面を、回転軸Ｊ１を中心とする周方向（以下、単に「周方向」とも呼ぶ。）の全周に亘って覆う。
The rotating body 42 is a substantially cylindrical or substantially cylindrical member centered on the rotating shaft J1 facing the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 3 (hereinafter, also referred to as “axial direction”). The outer surface of the rotating body 42 is a substantially cylindrical surface extending parallel to the axial direction. Since the axial direction corresponds to the width direction of the carbon nanotube device 2, it is also referred to as a "width direction". On the outer surface of the rotating body 42, an insulating sheet member 230 (for example, a mesh sheet made of polyester fiber) to be a support sheet portion 23 of the carbon nanotube heater 1 is detachably attached. For example, the insulating sheet member 230 covers the outer peripheral surface of the rotating body 42 over the entire circumference in the circumferential direction (hereinafter, also simply referred to as “circumferential direction”) about the rotation axis J1.
回転体４２の外側面上には一対または複数対の電極が配置される。本実施の形態では、回転体４２の外側面上に三対の電極が配置され、絶縁性シート部材２３０を介して回転体４２の外側面に着脱可能に取り付けられる。以下の説明では、第１の電極対の２つの電極に符号２２ａを付し、第２の電極対の２つの電極に符号２２ｂを付し、第３の電極対の２つの電極に符号２２ｃを付す。また、電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃを区別しない場合は、上記と同様、電極２２と呼ぶ。デバイス製造装置４では、後述するように、三対の電極２２の間にそれぞれ接続シート部２１が形成され、３つのカーボンナノチューブデバイス２が形成される。
A pair or a plurality of pairs of electrodes are arranged on the outer surface of the rotating body 42. In the present embodiment, three pairs of electrodes are arranged on the outer surface of the rotating body 42, and are detachably attached to the outer surface of the rotating body 42 via the insulating sheet member 230. In the following description, the two electrodes of the first electrode pair are designated by reference numeral 22a, the two electrodes of the second electrode pair are designated by reference numeral 22b, and the two electrodes of the third electrode pair are designated by reference numeral 22c. Attach. When the electrodes 22a, 22b, and 22c are not distinguished, they are referred to as electrodes 22 as described above. In the device manufacturing apparatus 4, as will be described later, connection sheet portions 21 are formed between the three pairs of electrodes 22, and three carbon nanotube devices 2 are formed.
以下の説明では、回転体４２の外側面において、第１の電極対の２つの電極２２ａの間にて周方向に延びる領域、第２の電極対の２つの電極２２ｂの間にて周方向に延びる領域、および、第３の電極対の２つの電極２２ｃの間にて周方向に延びる領域をそれぞれ、「接続領域４２１」と呼ぶ。３つの接続領域４２１のうち、図３中において回転軸Ｊ１の左側に位置する接続領域４２１の周方向の両端には、一対の電極２２ａが配置される。また、回転軸Ｊ１の右下に位置する接続領域４２１の周方向の両端には、一対の電極２２ｂが配置される。回転軸Ｊ１の右上に位置する接続領域４２１の周方向の両端には、一対の電極２２ｃが配置される。
In the following description, on the outer surface of the rotating body 42, a region extending in the circumferential direction between the two electrodes 22a of the first electrode pair and a region extending in the circumferential direction between the two electrodes 22b of the second electrode pair The extending region and the region extending in the circumferential direction between the two electrodes 22c of the third electrode pair are referred to as "connection region 421", respectively. Of the three connection regions 421, a pair of electrodes 22a are arranged at both ends in the circumferential direction of the connection region 421 located on the left side of the rotation axis J1 in FIG. Further, a pair of electrodes 22b are arranged at both ends in the circumferential direction of the connection region 421 located at the lower right of the rotation axis J1. A pair of electrodes 22c are arranged at both ends in the circumferential direction of the connection region 421 located at the upper right of the rotation axis J1.
回転体４２は、回転機構４３により、回転軸Ｊ１を中心として回転可能である。図３に示す例では、回転体４２は、図中における時計回りに回転する。回転機構４３は、例えば、回転体４２に接続された電動モータである。回転機構４３により回転体４２が回転することにより、基板９２上のカーボンナノチューブアレイ９１が図３中の左側から右側へと向かう方向（以下、「引出方向」と呼ぶ。）に引き出され、引出方向に延びるカーボンナノチューブシート９４が形成される。カーボンナノチューブシート９４の幅方向の幅は、カーボンナノチューブアレイ９１の幅方向の幅と略同じである。図４に示す例では、カーボンナノチューブシート９４は、略矩形状である。カーボンナノチューブアレイ９１から引き出されたカーボンナノチューブシート９４は、三対の電極２２上を通過しつつ、回転体４２の外側面上に巻回される。これにより、回転体４２の外側面上において、カーボンナノチューブシート９４が、回転軸Ｊ１を中心とする径方向（以下、単に「径方向」とも呼ぶ。）に積層される。
The rotating body 42 can rotate about the rotation axis J1 by the rotation mechanism 43. In the example shown in FIG. 3, the rotating body 42 rotates clockwise in the figure. The rotation mechanism 43 is, for example, an electric motor connected to the rotating body 42. When the rotating body 42 is rotated by the rotating mechanism 43, the carbon nanotube array 91 on the substrate 92 is pulled out in the direction from the left side to the right side in FIG. 3 (hereinafter, referred to as “drawing direction”), and is pulled out in the drawing direction. A carbon nanotube sheet 94 extending to is formed. The width of the carbon nanotube sheet 94 in the width direction is substantially the same as the width of the carbon nanotube array 91 in the width direction. In the example shown in FIG. 4, the carbon nanotube sheet 94 has a substantially rectangular shape. The carbon nanotube sheet 94 drawn from the carbon nanotube array 91 is wound on the outer surface of the rotating body 42 while passing over the three pairs of electrodes 22. As a result, the carbon nanotube sheets 94 are laminated on the outer surface of the rotating body 42 in the radial direction (hereinafter, also simply referred to as “diameter direction”) about the rotation axis J1.
カーボンナノチューブシート９４は、複数のカーボンナノチューブにより形成されたシート状のカーボンナノチューブ成形体である。詳細には、カーボンナノチューブシート９４は、カーボンナノチューブアレイ９１から引出方向に引き出された複数のカーボンナノチューブ単糸が、幅方向に配列されるとともに互いに連結されてシート状成形体（ウェブ状成形体とも捉えられる。）となったものである。カーボンナノチューブ単糸とは、ファンデンワールス力等により、複数のカーボンナノチューブが長手方向に連続して接続された線状のカーボンナノチューブ成形体である。
The carbon nanotube sheet 94 is a sheet-shaped carbon nanotube molded body formed of a plurality of carbon nanotubes. Specifically, in the carbon nanotube sheet 94, a plurality of carbon nanotube single threads drawn out from the carbon nanotube array 91 in the drawing direction are arranged in the width direction and connected to each other to form a sheet-like molded body (also referred to as a web-shaped molded body). It is captured.). The single-walled carbon nanotube is a linear carbon nanotube molded body in which a plurality of carbon nanotubes are continuously connected in the longitudinal direction by a van der Waals force or the like.
接着剤付与部４４は、回転体４２の外側面と径方向に対向する位置に配置される。接着剤付与部４４は、回転体４２の外側面上に巻回されたカーボンナノチューブシート９４に、上述の接着剤（好ましくは、導電性添加材を含む接着剤）を付与する。接着剤付与部４４は、例えば、回転体４２上のカーボンナノチューブシート９４に向けて、接着剤を噴霧するスプレーノズルである。あるいは、接着剤付与部４４は、回転体４２上のカーボンナノチューブシート９４に接触または近接して、接着剤を塗布するコータであってもよい。
The adhesive applying portion 44 is arranged at a position that faces the outer surface of the rotating body 42 in the radial direction. The adhesive applying portion 44 applies the above-mentioned adhesive (preferably an adhesive containing a conductive additive) to the carbon nanotube sheet 94 wound on the outer surface of the rotating body 42. The adhesive applying portion 44 is, for example, a spray nozzle that sprays an adhesive toward the carbon nanotube sheet 94 on the rotating body 42. Alternatively, the adhesive applying portion 44 may be a coater that applies the adhesive in contact with or in close contact with the carbon nanotube sheet 94 on the rotating body 42.
押圧ローラ４５は、上述の軸方向（すなわち、幅方向）を向く回転軸Ｊ２を中心とする略円柱状または略円筒状の部材であり、回転軸Ｊ２を中心として回転可能である。押圧ローラ４５の幅方向の幅は、カーボンナノチューブシート９４の幅方向の幅よりも大きい。押圧ローラ４５は、接着剤付与部４４よりも回転体４２の回転方向前側（すなわち、カーボンナノチューブシート９４の巻回方向の下流側）に位置し、回転体４２の外側面と径方向に対向する。押圧ローラ４５は、図示省略の押圧機構（例えば、電動シリンダまたはエアシリンダ）によって回転体４２に向けて押圧されることにより、接着剤が付与されたカーボンナノチューブシート９４を回転体４２の外側面に向けて押圧する。これにより、カーボンナノチューブシート９４は、回転体４２の外側面上に取り付けられた絶縁性シート部材２３０上に圧密される。回転体４２の回転軸Ｊ１と押圧ローラ４５の回転軸Ｊ２との間の径方向の距離は、上述の押圧機構により調節可能であり、回転体４２の回転中においても調節することができる。
The pressing roller 45 is a substantially cylindrical or substantially cylindrical member centered on the rotation axis J2 facing the above-mentioned axial direction (that is, the width direction), and is rotatable about the rotation axis J2. The width of the pressing roller 45 in the width direction is larger than the width of the carbon nanotube sheet 94 in the width direction. The pressing roller 45 is located on the front side in the rotation direction of the rotating body 42 (that is, on the downstream side in the winding direction of the carbon nanotube sheet 94) with respect to the adhesive applying portion 44, and faces the outer surface of the rotating body 42 in the radial direction. .. The pressing roller 45 is pressed toward the rotating body 42 by a pressing mechanism (for example, an electric cylinder or an air cylinder) (not shown), so that the carbon nanotube sheet 94 to which the adhesive is applied is applied to the outer surface of the rotating body 42. Press toward. As a result, the carbon nanotube sheet 94 is compacted on the insulating sheet member 230 mounted on the outer surface of the rotating body 42. The radial distance between the rotating shaft J1 of the rotating body 42 and the rotating shaft J2 of the pressing roller 45 can be adjusted by the above-mentioned pressing mechanism, and can be adjusted even during the rotation of the rotating body 42.
制御部４６は、プロセッサ、メモリ、入出力部およびバス等を備える通常のコンピュータシステムである。バスは、プロセッサ、メモリおよび入出力部を接続する信号回路である。メモリは、プログラムおよび各種情報を記憶する。プロセッサは、メモリに記憶されるプログラム等に従って、メモリ等を利用しつつ様々な処理（例えば、数値演算等）を実行する。入出力部は、操作者からの入力等を受け付け、他の構成（例えば、回転機構４３）への信号を出力する。当該コンピュータシステムが所定のプログラムに基づいて処理を行うことにより、制御部４６の各機能（例えば、記憶部および演算部）が実現される。制御部４６は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ：Programmable Logic Controller）であってもよく、回路基板等であってもよい。なお、図４では、制御部４６の図示を省略している。
The control unit 46 is a normal computer system including a processor, a memory, an input / output unit, a bus, and the like. A bus is a signal circuit that connects a processor, memory, and an input / output unit. The memory stores programs and various information. The processor executes various processes (for example, numerical calculation, etc.) while using the memory or the like according to a program or the like stored in the memory. The input / output unit receives input from the operator and outputs a signal to another configuration (for example, the rotation mechanism 43). When the computer system performs processing based on a predetermined program, each function (for example, a storage unit and a calculation unit) of the control unit 46 is realized. The control unit 46 may be, for example, a programmable logic controller (PLC), a circuit board, or the like. Note that FIG. 4 omits the illustration of the control unit 46.
制御部４６の記憶部には、カーボンナノチューブシート９４が厚さ方向に積層された積層体について、カーボンナノチューブシート９４の積層数と、当該積層体の抵抗との関係を示す積層抵抗情報が、予め格納されている。積層抵抗情報は、カーボンナノチューブヒータ１の製造よりも前に、実験等により予め取得される。積層抵抗情報は、当該積層体の抵抗そのものを情報として有していてもよく、当該積層体の抵抗を決定する所定のパラメータを情報として有していてもよい。
In the storage unit of the control unit 46, stacking resistance information indicating the relationship between the number of laminated carbon nanotube sheets 94 and the resistance of the laminated body is previously stored in the storage unit of the control unit 46 for the laminated body in which the carbon nanotube sheets 94 are laminated in the thickness direction. It is stored. The stacking resistance information is acquired in advance by experiments or the like before the production of the carbon nanotube heater 1. The stacking resistance information may have the resistance of the laminated body itself as information, or may have a predetermined parameter for determining the resistance of the laminated body as information.
本実施の形態では、積層抵抗情報は、カーボンナノチューブシート９４の積層数と、当該積層体の長手方向の単位長さ当たりの抵抗との関係を示す。図５に示すように、上記積層体の単位長さ当たりの抵抗は、カーボンナノチューブシート９４の積層数が増加するに従って漸次減少する。なお、当該積層体の長手方向の長さが変化すると単位長さ当たりの抵抗も変化する場合（例えば、積層体の長手方向の長さが増大すると、単位長さ当たりの抵抗が漸次減少する場合）、積層体の各長さに対応する積層抵抗情報が、制御部４６の記憶部に格納される。
In the present embodiment, the stacking resistance information indicates the relationship between the number of laminated carbon nanotube sheets 94 and the resistance per unit length in the longitudinal direction of the laminated body. As shown in FIG. 5, the resistance per unit length of the laminated body gradually decreases as the number of laminated carbon nanotube sheets 94 increases. When the length of the laminated body in the longitudinal direction changes, the resistance per unit length also changes (for example, when the length of the laminated body in the longitudinal direction increases, the resistance per unit length gradually decreases). ), Stacking resistance information corresponding to each length of the laminated body is stored in the storage unit of the control unit 46.
次に、カーボンナノチューブヒータ１の製造の流れの第１の例について、図６を参照しつつ説明する。図７ないし図１５は、製造途上のカーボンナノチューブヒータ１を示す図である。
Next, a first example of the flow of manufacturing the carbon nanotube heater 1 will be described with reference to FIG. 7 to 15 are views showing a carbon nanotube heater 1 in the process of being manufactured.
カーボンナノチューブヒータ１が製造される際には、まず、カーボンナノチューブデバイス２の抵抗として予め設定されている目標抵抗が、作業者により制御部４６に入力される。当該目標抵抗は、例えば１Ω〜１００Ωであり、本実施の形態では２５Ωである。続いて、制御部４６の演算部により、当該目標抵抗に対応するカーボンナノチューブシート９４の積層数（すなわち、回転体４２に対する巻回数であり、以下、「目標巻回数」と呼ぶ。）が、積層抵抗情報に基づいて求められる。具体的には、例えば、予め設定されている接続シート部２１の長さに対応する積層抵抗情報が選択される。そして、当該積層抵抗情報において、目標抵抗を接続シート部２１の長さにより除算した値と対応する単位長さ当たりの抵抗が求められ、当該単位長さ当たりの抵抗に対応する積層数が目標巻回数として求められる。単位長さ当たりの抵抗を求める際には、接続シート部２１と電極２２との接触抵抗が考慮されることが好ましい。
When the carbon nanotube heater 1 is manufactured, first, a target resistance preset as a resistance of the carbon nanotube device 2 is input to the control unit 46 by an operator. The target resistance is, for example, 1Ω to 100Ω, and is 25Ω in the present embodiment. Subsequently, the calculation unit of the control unit 46 increases the number of layers of the carbon nanotube sheet 94 corresponding to the target resistance (that is, the number of turns with respect to the rotating body 42, hereinafter referred to as “target number of turns”). Obtained based on resistance information. Specifically, for example, stacking resistance information corresponding to a preset length of the connection sheet portion 21 is selected. Then, in the laminated resistance information, the resistance per unit length corresponding to the value obtained by dividing the target resistance by the length of the connection sheet portion 21 is obtained, and the number of laminated layers corresponding to the resistance per unit length is the target winding. It is calculated as the number of times. When determining the resistance per unit length, it is preferable that the contact resistance between the connection sheet portion 21 and the electrode 22 is taken into consideration.
上述のように、カーボンナノチューブシート９４では、カーボンナノチューブの密度（いわゆる、繊維密度）にばらつきが生じている可能性があるため、目標巻回数だけカーボンナノチューブシート９４を巻回したとしても、カーボンナノチューブデバイス２の抵抗は必ずしも目標抵抗に等しくなるとは限らない。そこで、図６に例示する製造方法では、当該目標巻回数に基づいて、目標巻回数よりも少ない初期巻回数が演算部により設定される（ステップＳ１１）。初期巻回数は、目標巻回数よりも所定の巻回数（例えば、１回転〜９回転）だけ少ない巻回数とされる。
As described above, in the carbon nanotube sheet 94, the density of carbon nanotubes (so-called fiber density) may vary. Therefore, even if the carbon nanotube sheet 94 is wound by the target number of turns, the carbon nanotubes The resistance of the device 2 is not always equal to the target resistance. Therefore, in the manufacturing method illustrated in FIG. 6, an initial winding number smaller than the target winding number is set by the calculation unit based on the target winding number (step S11). The initial number of turns is set to be a predetermined number of turns (for example, 1 to 9 turns) less than the target number of turns.
続いて、図３および図４に示すように、回転体４２の外側面に絶縁性シート部材２３０が取り付けられ、絶縁性シート部材２３０上に三対の電極２２が取り付けられる。各一対の電極２２は、回転体４２の外側面において、上述の接続領域４２１の両端に配置される（ステップＳ１２）。各電極２２の上側の主面（すなわち、回転体４２の外側面に対向する主面である下面とは反対側の上面）上には、導電性ペーストが付与される。当該導電性ペーストは、例えば、低融点ハンダ、金属ペーストまたは導電性接着剤である。導電性接着剤は、例えば、上述の導電性添加材を含む接着剤である。なお、ステップＳ１２は、ステップＳ１１と並行して行われてもよく、ステップＳ１１よりも前に行われてもよい。
Subsequently, as shown in FIGS. 3 and 4, the insulating sheet member 230 is attached to the outer surface of the rotating body 42, and three pairs of electrodes 22 are attached to the insulating sheet member 230. Each pair of electrodes 22 is arranged at both ends of the above-mentioned connection region 421 on the outer surface of the rotating body 42 (step S12). A conductive paste is applied onto the upper main surface of each electrode 22 (that is, the upper surface opposite to the lower surface, which is the main surface facing the outer surface of the rotating body 42). The conductive paste is, for example, low melting point solder, metal paste or conductive adhesive. The conductive adhesive is, for example, an adhesive containing the above-mentioned conductive additive. Note that step S12 may be performed in parallel with step S11 or may be performed before step S11.
ステップＳ１１およびステップＳ１２が終了すると、制御部４６により回転機構４３が制御され、回転体４２が上述の初期巻回数だけ回転される。これにより、カーボンナノチューブアレイ９１から引き出されたカーボンナノチューブシート９４が、三対の電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上を通過しつつ回転体４２の外側面上に巻回される。換言すれば、三対の電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞれの間にて、カーボンナノチューブシート９４が積層される。
When steps S11 and S12 are completed, the rotation mechanism 43 is controlled by the control unit 46, and the rotating body 42 is rotated by the above-mentioned initial winding number. As a result, the carbon nanotube sheet 94 drawn from the carbon nanotube array 91 is wound on the outer surface of the rotating body 42 while passing over the three pairs of electrodes 22a, 22b, and 22c. In other words, the carbon nanotube sheet 94 is laminated between each of the three pairs of electrodes 22a, 22b, and 22c.
このとき、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４に対して、接着剤付与部４４から、上述の導電性添加材を含む接着剤が付与される。接着剤は、例えば、０．１質量％〜１０質量％（好ましくは、１質量％〜５質量％）のＰＶＡを含むＰＶＡ水溶液である。カーボンナノチューブシート９４に接着剤が付与されることにより、カーボンナノチューブシート９４を構成するカーボンナノチューブが凝集する。すなわち、当該接着剤は、カーボンナノチューブを凝集させる凝集剤でもある。また、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４は、押圧ローラ４５により回転体４２の外側面に向けて押圧され、当該外側面上の絶縁性シート部材２３０上に圧密される。
At this time, the adhesive containing the above-mentioned conductive additive is applied to the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42 from the adhesive applying portion 44. The adhesive is, for example, an aqueous PVA solution containing 0.1% by mass to 10% by mass (preferably 1% by mass to 5% by mass) of PVA. By applying the adhesive to the carbon nanotube sheet 94, the carbon nanotubes constituting the carbon nanotube sheet 94 are aggregated. That is, the adhesive is also a flocculant that agglomerates carbon nanotubes. Further, the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42 is pressed toward the outer surface of the rotating body 42 by the pressing roller 45, and is compacted on the insulating sheet member 230 on the outer surface.
デバイス製造装置４では、図７に示すように、回転体４２の周囲においてカーボンナノチューブシート９４が初期巻回数に等しい積層数だけ径方向に積層された筒状中間体５１が形成される（ステップＳ１３）。図７では、三対の電極２２のうち、第１の電極対の２つの電極２２ａのみを示す。以下では、一対の電極２２ａ、および、当該一対の電極２２ａを備えるカーボンナノチューブデバイス２に注目して、その製造方法について説明する。なお、一対の電極２２ｂ、および、一対の電極２２ｃをそれぞれ備えるカーボンナノチューブデバイス２の製造についても同様である。図７に示すカーボンナノチューブシート９４の積層数は、図示の都合上、実際の積層数よりも少なく描いている。
In the device manufacturing apparatus 4, as shown in FIG. 7, a tubular intermediate 51 in which carbon nanotube sheets 94 are laminated in the radial direction by a number of layers equal to the initial number of turns is formed around the rotating body 42 (step S13). ). FIG. 7 shows only two electrodes 22a of the first electrode pair among the three pairs of electrodes 22. Hereinafter, a method for manufacturing the pair of electrodes 22a and the carbon nanotube device 2 provided with the pair of electrodes 22a will be described. The same applies to the production of the carbon nanotube device 2 having the pair of electrodes 22b and the pair of electrodes 22c, respectively. The number of laminated carbon nanotube sheets 94 shown in FIG. 7 is drawn smaller than the actual number of laminated carbon nanotube sheets 94 for convenience of illustration.
図８は、図７中の上側の電極２２ａの左下の端部（すなわち、長手方向の両端部のうち、他の電極２２ａと周方向に対向する側の端部）を、当該電極２２ａが設けられている位置における回転体４２の外側面の接線方向から見た図である。電極２２ａは、図８に示す長手方向の一方の端部に、電極２２ａの上側の主面２２１から、上方に立設する複数の凸部２２２を備える。回転体４２の外側面上に巻回されるカーボンナノチューブシート９４は、電極２２ａの上記一方の端部において、複数の凸部２２２の上端に沿って電極２２ａに接触する。また、電極２２ａの当該一方の端部以外の部位では、カーボンナノチューブシート９４は、電極２２ａの上側の主面２２１に接触する。図７中の下側の電極２２ａにおいても同様である。
In FIG. 8, the electrode 22a provides the lower left end of the upper electrode 22a in FIG. 7 (that is, the end of both ends in the longitudinal direction that faces the other electrode 22a in the circumferential direction). It is a figure seen from the tangential direction of the outer surface of the rotating body 42 at the position. The electrode 22a is provided with a plurality of convex portions 222 standing upward from the main surface 221 on the upper side of the electrode 22a at one end in the longitudinal direction shown in FIG. The carbon nanotube sheet 94 wound on the outer surface of the rotating body 42 comes into contact with the electrodes 22a along the upper ends of the plurality of convex portions 222 at the one end of the electrodes 22a. Further, the carbon nanotube sheet 94 comes into contact with the main surface 221 on the upper side of the electrode 22a at a portion other than the one end of the electrode 22a. The same applies to the lower electrode 22a in FIG. 7.
カーボンナノチューブシート９４の初期巻回数の巻回が終了すると、回転機構４３が停止される。そして、図９に示すように、筒状中間体５１が、周方向における接続領域４２１の外側にて切断される。具体的には、筒状中間体５１は、一対の電極２２ａの外側（すなわち、各電極２２ａを挟んで接続領域４２１と反対側の２つの切断位置）にて切断される。本実施の形態では、具体的な切断位置は、周方向にて隣接する電極２２ａと電極２２ｂとの間、電極２２ａと電極２２ｃとの間、および、電極２２ｂと電極２２ｃとの間の位置である。筒状中間体５１の切断は、例えば、カッター等の切断刃４７により行われる。なお、筒状中間体５１の切断は、一対の電極２２ａ上にて行われてもよい。
When the initial number of turns of the carbon nanotube sheet 94 is completed, the rotation mechanism 43 is stopped. Then, as shown in FIG. 9, the tubular intermediate 51 is cut outside the connection region 421 in the circumferential direction. Specifically, the tubular intermediate 51 is cut outside the pair of electrodes 22a (that is, two cutting positions opposite the connection region 421 with each electrode 22a in between). In the present embodiment, the specific cutting positions are between the electrodes 22a and 22b adjacent to each other in the circumferential direction, between the electrodes 22a and 22c, and between the electrodes 22b and 22c. is there. The tubular intermediate 51 is cut by, for example, a cutting blade 47 such as a cutter. The tubular intermediate 51 may be cut on the pair of electrodes 22a.
続いて、図１０に示すように、一対の電極２２ａ間の抵抗が測定される（ステップＳ１４）。一対の電極２２ａには、筒状中間体５１のうち、接続領域４２１にて周方向に延びる部位である積層シート状のカーボンナノチューブ構造体５２の長手方向両端部が接触している。カーボンナノチューブ構造体５２の端部は、上述の導電性ペースト、および、接着剤付与部４４から付与された接着剤により、電極２２ａに仮固定されている。これにより、一対の電極２２ａは、カーボンナノチューブ構造体５２により電気的に接続される。当該抵抗の測定は、例えば、作業者がテスター等の抵抗測定装置４８を使用して行う。あるいは、抵抗測定装置４８がデバイス製造装置４に設けられており、ステップＳ１３の終了後、ステップＳ１４の抵抗測定が自動的に行われてもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 10, the resistance between the pair of electrodes 22a is measured (step S14). The pair of electrodes 22a are in contact with both ends in the longitudinal direction of the laminated sheet-shaped carbon nanotube structure 52, which is a portion of the tubular intermediate 51 extending in the circumferential direction in the connection region 421. The end portion of the carbon nanotube structure 52 is temporarily fixed to the electrode 22a by the above-mentioned conductive paste and the adhesive applied from the adhesive applying portion 44. As a result, the pair of electrodes 22a are electrically connected by the carbon nanotube structure 52. The resistance is measured by, for example, an operator using a resistance measuring device 48 such as a tester. Alternatively, the resistance measuring device 48 may be provided in the device manufacturing device 4, and the resistance measuring in step S14 may be automatically performed after the end of step S13.
ステップＳ１４にて測定された抵抗（以下、「初期測定抵抗」と呼ぶ。）は、制御部４６（図３参照）へと送られる。初期測定抵抗は、上述の目標抵抗以上である。初期測定抵抗が目標抵抗に略等しい場合、カーボンナノチューブシート９４の巻回が終了する。
The resistance measured in step S14 (hereinafter, referred to as “initial measurement resistance”) is sent to the control unit 46 (see FIG. 3). The initial measurement resistance is greater than or equal to the target resistance described above. When the initial measurement resistance is substantially equal to the target resistance, the winding of the carbon nanotube sheet 94 is completed.
初期測定抵抗が目標抵抗よりも大きい場合、制御部４６の演算部により、初期測定抵抗と上述の積層抵抗情報とに基づいて、カーボンナノチューブデバイス２の抵抗が目標抵抗に略等しくなるために必要なカーボンナノチューブシート９４の追加すべき巻回数（以下、「追加巻回数」と呼ぶ。）が決定される（ステップＳ１５）。具体的には、初期測定抵抗を接続シート部２１の長さにより除算した値と対応する単位長さ当たりの抵抗が求められ、当該当該単位長さ当たりの抵抗に対応する積層数（初期巻回数と同じである場合も、異なる場合もある。）と目標巻回数との差が、追加巻回数として求められる。
When the initial measurement resistance is larger than the target resistance, it is necessary for the calculation unit of the control unit 46 to make the resistance of the carbon nanotube device 2 substantially equal to the target resistance based on the initial measurement resistance and the above-mentioned stacking resistance information. The number of turns to be added to the carbon nanotube sheet 94 (hereinafter, referred to as “additional number of turns”) is determined (step S15). Specifically, the resistance per unit length corresponding to the value obtained by dividing the initial measurement resistance by the length of the connection sheet portion 21 is obtained, and the number of layers corresponding to the resistance per unit length (initial number of turns). The difference between the target number of turns and the number of additional turns is calculated as the number of additional turns.
追加巻回数が決定されると、制御部４６により回転機構４３が駆動され、回転体４２が追加巻回数だけ回転される。これにより、ステップＳ１３と同様に、カーボンナノチューブアレイ９１から引き出されたカーボンナノチューブシート９４が、三対の電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上を通過しつつ回転体４２の外側面上に巻回される。デバイス製造装置４では、三対の電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞれの間にて、図１１に示すように、カーボンナノチューブ構造体５２上にカーボンナノチューブシート９４が積層される（ステップＳ１６）。
When the number of additional turns is determined, the rotation mechanism 43 is driven by the control unit 46, and the rotating body 42 is rotated by the number of additional turns. As a result, similarly to step S13, the carbon nanotube sheet 94 drawn from the carbon nanotube array 91 is wound on the outer surface of the rotating body 42 while passing over the three pairs of electrodes 22a, 22b, 22c. In the device manufacturing apparatus 4, the carbon nanotube sheet 94 is laminated on the carbon nanotube structure 52 as shown in FIG. 11 between each of the three pairs of electrodes 22a, 22b, and 22c (step S16).
ステップＳ１６においても、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４に対して、接着剤付与部４４から、上述の導電性添加材を含む接着剤が付与される。また、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４は、押圧ローラ４５により回転体４２の外側面に向けて押圧され、カーボンナノチューブ構造体５２上に圧密される。
Also in step S16, the adhesive containing the above-mentioned conductive additive is applied from the adhesive applying portion 44 to the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42. Further, the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42 is pressed toward the outer surface of the rotating body 42 by the pressing roller 45, and is compacted on the carbon nanotube structure 52.
カーボンナノチューブシート９４の追加巻回数の巻回が終了すると、回転機構４３が停止される。そして、図１２に示すように、カーボンナノチューブ構造体５２上のカーボンナノチューブシート９４が、周方向における一対の電極２２ａの外側（すなわち、各電極２２ａを挟んで接続領域４２１と反対側の２つの切断位置）にて切断される。具体的な切断位置は、例えば、各電極２２ａの複数の凸部２２２（図８参照）が設けられる端部とは反対側の端部と径方向に重なる位置である。これにより、接続領域４２１にて周方向に延びる積層シート状の接続シート部２１が形成される（ステップＳ１７）。ステップＳ１７では、カーボンナノチューブシート９４を切断する際に、絶縁性シート部材２３０も共に切断される。これにより、接続領域４２１にて周方向に延びる支持シート部２３が形成される。カーボンナノチューブシート９４および絶縁性シート部材２３０の切断は、例えば、ステップＳ１４と同様のカッター等の切断刃４７により行われる。
When the additional winding number of the carbon nanotube sheet 94 is completed, the rotation mechanism 43 is stopped. Then, as shown in FIG. 12, the carbon nanotube sheet 94 on the carbon nanotube structure 52 cuts the outside of the pair of electrodes 22a in the circumferential direction (that is, two cuts on the side opposite to the connection region 421 with each electrode 22a in between. Position) is cut. The specific cutting position is, for example, a position that overlaps the end portion of each electrode 22a on the side opposite to the end portion where the plurality of convex portions 222 (see FIG. 8) are provided in the radial direction. As a result, a laminated sheet-like connecting sheet portion 21 extending in the circumferential direction is formed in the connecting region 421 (step S17). In step S17, when the carbon nanotube sheet 94 is cut, the insulating sheet member 230 is also cut. As a result, the support sheet portion 23 extending in the circumferential direction is formed in the connection region 421. The carbon nanotube sheet 94 and the insulating sheet member 230 are cut by, for example, a cutting blade 47 such as a cutter similar to step S14.
ステップＳ１７が終了すると、一対の電極２２ａ、接続シート部２１および支持シート部２３が回転体４２から取り外され、接続シート部２１の長手方向の両端部が、一対の電極２２ａに固定されることにより、カーボンナノチューブデバイス２が形成される（ステップＳ１８）。具体的には、図１３に示すように、電極２２ａの上側の主面２２１上に接続シート部２１の端部が仮固定されている状態で、一対の電極２２ａ、接続シート部２１および支持シート部２３が、回転体４２から取り外される。図１３は、一方の電極２２ａ近傍の部位を拡大して示す側面図である（図１４についても同様）。図１３に示す状態で、各電極２２ａに対する加熱が行われる。これにより、電極２２ａの変形が容易とされる。電極２２ａの加熱は、例えば、電極２２ａに対するレーザの照射により行われる。
When step S17 is completed, the pair of electrodes 22a, the connection sheet portion 21, and the support sheet portion 23 are removed from the rotating body 42, and both ends of the connection sheet portion 21 in the longitudinal direction are fixed to the pair of electrodes 22a. , The carbon nanotube device 2 is formed (step S18). Specifically, as shown in FIG. 13, the pair of electrodes 22a, the connection sheet portion 21, and the support sheet are temporarily fixed on the main surface 221 on the upper side of the electrodes 22a, with the ends of the connection sheet portions 21 temporarily fixed. The portion 23 is removed from the rotating body 42. FIG. 13 is an enlarged side view showing a portion in the vicinity of one of the electrodes 22a (the same applies to FIG. 14). In the state shown in FIG. 13, each electrode 22a is heated. As a result, the electrode 22a can be easily deformed. The heating of the electrode 22a is performed, for example, by irradiating the electrode 22a with a laser.
その後、各電極２２ａが、図１４に示すように、長手方向に略垂直な折り畳み線２２３にて２つ折りにされる。これにより、接続シート部２１の長手方向の端部が、電極２２ａにより図中の上下両側から挟持される。電極２２ａの長手方向の一方の端部に設けられている複数の凸部２２２は、接続シート部２１の長手方向の端部を厚さ方向に貫通し、電極２２ａの長手方向の他方の端部に接触する。そして、複数の凸部２２２は、当該他方の端部により押圧されて、電極２２ａの上記一方の端部に近づくように折れ曲がり、接続シート部２１の端部を電極２２ａの当該一方の端部との間に固定する。
After that, as shown in FIG. 14, each electrode 22a is folded in half along a folding line 223 substantially perpendicular to the longitudinal direction. As a result, the end portions of the connection sheet portion 21 in the longitudinal direction are sandwiched by the electrodes 22a from both the upper and lower sides in the drawing. The plurality of convex portions 222 provided at one end in the longitudinal direction of the electrode 22a penetrate the end in the longitudinal direction of the connection sheet portion 21 in the thickness direction, and the other end in the longitudinal direction of the electrode 22a. Contact. Then, the plurality of convex portions 222 are pressed by the other end portion and bent so as to approach the one end portion of the electrode 22a, and the end portion of the connection sheet portion 21 is combined with the one end portion of the electrode 22a. Fix between.
電極２２ａでは、ステップＳ１２において付与された導電性ペーストが硬化することにより、接続シート部２１と電極２２ａとの固定が強化される。また、ステップＳ１２において、電極２２ａに低融点ハンダが付与されている場合、ステップＳ１８において電極２２ａが２つ折りに折り畳まれた際に、電極２２ａが加熱された後、降温することにより、低融点ハンダが硬化し、接続シート部２１と電極２２ａとの固定が強化される。なお、ステップＳ１８では、２つ折りにされた電極２２ａにおいて、折り畳み線２２３の両側の部位をステイプラー等で機械的に固定することにより、接続シート部２１と電極２２ａとの固定がさらに強化されてもよい。あるいは、２つ折りにされた電極２２ａがさらに折り畳まれる（例えば、渦巻き状に折り畳まれる）ことにより、接続シート部２１と電極２２ａとの固定がさらに強化されてもよい。
At the electrode 22a, the conductive paste applied in step S12 is cured, so that the connection sheet portion 21 and the electrode 22a are firmly fixed. Further, when the electrode 22a is provided with the low melting point solder in step S12, when the electrode 22a is folded in half in the step S18, the electrode 22a is heated and then lowered in temperature to obtain the low melting point solder. Is hardened, and the fixing between the connection sheet portion 21 and the electrode 22a is strengthened. In step S18, in the electrode 22a folded in half, the fixing between the connection sheet portion 21 and the electrode 22a is further strengthened by mechanically fixing the portions on both sides of the folding line 223 with a stapler or the like. Good. Alternatively, the electrode 22a folded in half may be further folded (for example, folded in a spiral shape) to further strengthen the fixation between the connection sheet portion 21 and the electrode 22a.
カーボンナノチューブデバイス２が形成されると、図１５に示すように、剥離紙３５上にシリコン樹脂を膜状に塗布して硬化させた収容部３１の下部材３２上に、カーボンナノチューブデバイス２が載置される。そして、下部材３２およびカーボンナノチューブデバイス２上にシリコン樹脂が膜状に塗布されて硬化されることにより、収容部３１の上部材３３が形成される。これにより、図３に示すように、カーボンナノチューブデバイス２が収容部３１の内部に収容され、カーボンナノチューブヒータ１が形成される（ステップＳ１９）。
When the carbon nanotube device 2 is formed, as shown in FIG. 15, the carbon nanotube device 2 is placed on the lower member 32 of the accommodating portion 31 which is cured by applying a silicone resin in a film form on the release paper 35. Placed. Then, the silicon resin is applied in a film form on the lower member 32 and the carbon nanotube device 2 and cured to form the upper member 33 of the accommodating portion 31. As a result, as shown in FIG. 3, the carbon nanotube device 2 is accommodated inside the accommodating portion 31, and the carbon nanotube heater 1 is formed (step S19).
当該製造方法にて製造したカーボンナノチューブヒータ１に５０Ｖの電圧を供給することにより、３分で室温（約２０℃）から２５℃〜１００℃程度に昇温することを確認した。当該温度は、カーボンナノチューブヒータ１を厚さ３ｍｍのアルミニウムパネルで挟み、当該アルミニウムパネル表面の温度を温度計で測定することにより取得した。なお、供給電圧や昇温速度、到達温度等は、カーボンナノチューブデバイス２のワット密度（Ｗ／ｃｍ２）を変更することにより、様々に変更可能である。
It was confirmed that by supplying a voltage of 50 V to the carbon nanotube heater 1 manufactured by the manufacturing method, the temperature rises from room temperature (about 20 ° C.) to about 25 ° C. to 100 ° C. in 3 minutes. The temperature was obtained by sandwiching the carbon nanotube heater 1 between aluminum panels having a thickness of 3 mm and measuring the temperature of the surface of the aluminum panel with a thermometer. The supply voltage, temperature rise rate, ultimate temperature, etc. can be variously changed by changing the watt density (W / cm 2 ) of the carbon nanotube device 2.
上述のカーボンナノチューブヒータ１の製造では、所定の配向方向に立設されたカーボンナノチューブの集合であるカーボンナノチューブアレイ９１から、カーボンナノチューブシート９４が引き出されて回転体４２の外側面上に巻回されるが、これには限定されない。例えば、カーボンナノチューブシート９４は、デバイス製造装置４とは異なるカーボンナノチューブシート製造装置により予め形成され、デバイス製造装置４に設けられる供給ロールに予め巻き付けられていてもよい。この場合、デバイス製造装置４の回転体４２が回転することにより、当該供給ロールも回転し、カーボンナノチューブシート９４が供給ロールから繰り出されて供給される。上記カーボンナノチューブシート製造装置におけるカーボンナノチューブシート９４の製造は、様々な方法により行われてよい。例えば、カーボンナノチューブシート９４は、上述のようにカーボンナノチューブアレイから引き出されて形成されてもよく、押圧具等によりカーボンナノチューブアレイが所定方向に傾倒されることにより形成されてもよい。あるいは、カーボンナノチューブシート９４は、湿式抄紙法や含浸法等によりシート状の繊維にカーボンナノチューブをネットワーク状に分散させることにより形成されてもよい。また、カーボンナノチューブシート９４は、カーボンナノチューブワイヤを編むことにより形成されてもよい。後述するカーボンナノチューブヒータ１の他の製造方法においても同様である。
In the production of the carbon nanotube heater 1 described above, the carbon nanotube sheet 94 is pulled out from the carbon nanotube array 91, which is a collection of carbon nanotubes erected in a predetermined orientation direction, and wound on the outer surface of the rotating body 42. However, it is not limited to this. For example, the carbon nanotube sheet 94 may be formed in advance by a carbon nanotube sheet manufacturing device different from the device manufacturing device 4, and may be wound in advance on a supply roll provided in the device manufacturing device 4. In this case, as the rotating body 42 of the device manufacturing apparatus 4 rotates, the supply roll also rotates, and the carbon nanotube sheet 94 is fed out from the supply roll and supplied. The carbon nanotube sheet 94 may be manufactured by the carbon nanotube sheet manufacturing apparatus by various methods. For example, the carbon nanotube sheet 94 may be formed by being pulled out from the carbon nanotube array as described above, or may be formed by tilting the carbon nanotube array in a predetermined direction by a pressing tool or the like. Alternatively, the carbon nanotube sheet 94 may be formed by dispersing carbon nanotubes in a network of sheet-like fibers by a wet papermaking method, an impregnation method, or the like. Further, the carbon nanotube sheet 94 may be formed by knitting a carbon nanotube wire. The same applies to other manufacturing methods of the carbon nanotube heater 1 described later.
以上に説明したように、カーボンナノチューブデバイス２は、一対の電極２２と、一対の電極２２間を接続するシート状のカーボンナノチューブ成形体である接続シート部２１と、を備える。カーボンナノチューブデバイス２の第１の製造方法は、一対の電極２２を配置する工程（ステップＳ１２）と、筒状中間体５１を形成する工程（ステップＳ１３）と、一対の電極２２間の抵抗を測定する工程（ステップＳ１４）と、カーボンナノチューブシート９４を積層する工程（ステップＳ１６）と、接続シート部２１を形成する工程（ステップＳ１７）と、接続シート部２１の両端部を一対の電極２２に固定する工程（ステップＳ１８）と、を備える。
As described above, the carbon nanotube device 2 includes a pair of electrodes 22 and a connecting sheet portion 21 which is a sheet-shaped carbon nanotube molded body connecting the pair of electrodes 22. The first method for manufacturing the carbon nanotube device 2 is a step of arranging the pair of electrodes 22 (step S12), a step of forming the tubular intermediate 51 (step S13), and measuring the resistance between the pair of electrodes 22. (Step S14), the step of laminating the carbon nanotube sheets 94 (step S16), the step of forming the connection sheet portion 21 (step S17), and fixing both ends of the connection sheet portion 21 to the pair of electrodes 22. The step (step S18) is provided.
ステップＳ１２では、軸方向を向く回転軸Ｊ１を中心として回転可能な回転体４２の外側面において、周方向に延びる接続領域４２１の両端に一対の電極２２が配置される。ステップＳ１３では、回転体４２を初期巻回数だけ回転させることにより、カーボンナノチューブシート９４が一対の電極２２上を通過しつつ回転体４２の外側面上に巻回される。これにより、回転体４２の周囲においてカーボンナノチューブシート９４が径方向に積層された筒状中間体５１が形成される。
In step S12, a pair of electrodes 22 are arranged at both ends of the connection region 421 extending in the circumferential direction on the outer surface of the rotating body 42 that is rotatable about the rotating shaft J1 that faces the axial direction. In step S13, by rotating the rotating body 42 by the initial number of windings, the carbon nanotube sheet 94 is wound on the outer surface of the rotating body 42 while passing over the pair of electrodes 22. As a result, a tubular intermediate 51 in which carbon nanotube sheets 94 are laminated in the radial direction is formed around the rotating body 42.
ステップＳ１４では、周方向における接続領域４２１の外側にて筒状中間体５１が切断される。そして、積層シート状のカーボンナノチューブ構造体５２により電気的に接続されている一対の電極２２間の抵抗が測定される。カーボンナノチューブ構造体５２は、筒状中間体５１のうち、接続領域４２１にて周方向に延びる部位である。ステップＳ１６では、ステップＳ１４にて測定された抵抗である初期測定抵抗が所定の目標抵抗よりも大きい場合、回転体４２を回転させることにより、カーボンナノチューブシート９４が一対の電極２２上を通過しつつ回転体４２の外側面上に巻回される。これにより、カーボンナノチューブ構造体５２上にカーボンナノチューブシート９４が積層される。ステップＳ１７では、周方向における接続領域４２１の外側にてカーボンナノチューブシート９４が切断されることにより、接続領域４２１にて周方向に延びる積層シート状の接続シート部２１が形成される。
In step S14, the tubular intermediate 51 is cut outside the connection region 421 in the circumferential direction. Then, the resistance between the pair of electrodes 22 electrically connected by the laminated sheet-shaped carbon nanotube structure 52 is measured. The carbon nanotube structure 52 is a portion of the tubular intermediate 51 that extends in the circumferential direction in the connection region 421. In step S16, when the initial measurement resistance, which is the resistance measured in step S14, is larger than the predetermined target resistance, the carbon nanotube sheet 94 is passed over the pair of electrodes 22 by rotating the rotating body 42. It is wound on the outer surface of the rotating body 42. As a result, the carbon nanotube sheet 94 is laminated on the carbon nanotube structure 52. In step S17, the carbon nanotube sheet 94 is cut outside the connection region 421 in the circumferential direction to form a laminated sheet-like connection sheet portion 21 extending in the circumferential direction in the connection region 421.
当該製造方法にてカーボンナノチューブデバイス２を製造することにより、カーボンナノチューブシート９４におけるカーボンナノチューブの密度のばらつき等による影響を抑制して、所望の抵抗（すなわち、目標抵抗に略等しい抵抗）を有するカーボンナノチューブデバイス２を提供することができる。また、上記製造方法により、当該カーボンナノチューブデバイス２を容易に製造することができる。
By manufacturing the carbon nanotube device 2 by the manufacturing method, the influence of variation in the density of carbon nanotubes in the carbon nanotube sheet 94 can be suppressed, and carbon having a desired resistance (that is, a resistance substantially equal to the target resistance) can be suppressed. The nanotube device 2 can be provided. In addition, the carbon nanotube device 2 can be easily manufactured by the above manufacturing method.
上述のように、カーボンナノチューブデバイス２の第１の製造方法は、ステップＳ１３よりも前に初期巻回数を設定する工程（ステップＳ１１）をさらに備えることが好ましい。ステップＳ１１では、カーボンナノチューブシート９４の積層数と抵抗との関係を示す積層抵抗情報に基づいて、目標抵抗に対応する目標巻回数が求められる。そして、初期巻回数は、目標巻回数よりも少なく設定される。これにより、ステップＳ１３において筒状中間体５１を形成する際に、カーボンナノチューブシート９４を過剰に積層することを防止または抑制することができる。その結果、カーボンナノチューブデバイス２の抵抗を、目標抵抗に精度良く近づけることができる。
As described above, it is preferable that the first manufacturing method of the carbon nanotube device 2 further includes a step (step S11) of setting the initial number of turns before step S13. In step S11, the target number of turns corresponding to the target resistance is obtained based on the stacking resistance information indicating the relationship between the number of laminated carbon nanotube sheets 94 and the resistance. Then, the initial number of turns is set to be less than the target number of turns. This makes it possible to prevent or suppress excessive lamination of the carbon nanotube sheets 94 when forming the tubular intermediate 51 in step S13. As a result, the resistance of the carbon nanotube device 2 can be accurately approached to the target resistance.
好ましくは、ステップＳ１６におけるカーボンナノチューブシート９４の巻回数（すなわち、追加巻回数）は、初期測定抵抗と、カーボンナノチューブシート９４の積層数と抵抗との関係を示す積層抵抗情報と、に基づいて決定される（ステップＳ１５）。これにより、ステップＳ１６において積層されるべきカーボンナノチューブシート９４の積層数を精度良く決定することができる。その結果、カーボンナノチューブデバイス２の抵抗を、目標抵抗に精度良く近づけることができる。
Preferably, the number of turns of the carbon nanotube sheet 94 in step S16 (that is, the number of additional turns) is determined based on the initial measurement resistance and the stacking resistance information indicating the relationship between the number of stacks of the carbon nanotube sheet 94 and the resistance. (Step S15). As a result, the number of carbon nanotube sheets 94 to be laminated in step S16 can be accurately determined. As a result, the resistance of the carbon nanotube device 2 can be accurately approached to the target resistance.
上述のように、カーボンナノチューブデバイス２の第１の製造方法では、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４に対して接着剤が付与されることが好ましい。これにより、接続シート部２１の強度を増大することができる。その結果、接続シート部２１の破損（例えば、接続シート部２１の幅方向への割れ、または、接続シート部２１からのカーボンナノチューブの脱落等）を抑制することができる。より好ましくは、上記接着剤は導電性添加材を含む。これにより、接続シート部２１の導電性を増大させることができる。その結果、接続シート部２１におけるカーボンナノチューブシート９４の積層数を低減しつつ、カーボンナノチューブデバイス２の抵抗を目標抵抗に近づけることができる。したがって、カーボンナノチューブヒータ１を軽量化することができる。
As described above, in the first manufacturing method of the carbon nanotube device 2, it is preferable that the adhesive is applied to the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42. As a result, the strength of the connection sheet portion 21 can be increased. As a result, damage to the connecting sheet portion 21 (for example, cracking of the connecting sheet portion 21 in the width direction, dropping of carbon nanotubes from the connecting sheet portion 21, etc.) can be suppressed. More preferably, the adhesive comprises a conductive additive. As a result, the conductivity of the connection sheet portion 21 can be increased. As a result, the resistance of the carbon nanotube device 2 can be brought closer to the target resistance while reducing the number of laminated carbon nanotube sheets 94 in the connection sheet portion 21. Therefore, the weight of the carbon nanotube heater 1 can be reduced.
上述のように、カーボンナノチューブヒータ１は、上記カーボンナノチューブデバイス２と、収容部３１と、放熱部３４とを備えることが好ましい。カーボンナノチューブデバイス２は、電力が供給されることにより発熱する発熱体である。収容部３１は、カーボンナノチューブデバイス２の接続シート部２１を内部に収容する。これにより、接続シート部２１の破損をより一層抑制することができる。また、収容部３１は可撓性を有するため、カーボンナノチューブヒータ１の設置場所の選択の自由度を向上することができる。放熱部３４は、収容部３１の外面に設けられて、カーボンナノチューブデバイス２からの熱を均等化して放熱面から放熱する。これにより、カーボンナノチューブヒータ１による加熱対象の各部位における加熱の均一性を向上することができる。
As described above, the carbon nanotube heater 1 preferably includes the carbon nanotube device 2, the accommodating portion 31, and the heat radiating portion 34. The carbon nanotube device 2 is a heating element that generates heat when electric power is supplied. The accommodating portion 31 internally accommodates the connection sheet portion 21 of the carbon nanotube device 2. As a result, damage to the connection sheet portion 21 can be further suppressed. Further, since the accommodating portion 31 has flexibility, the degree of freedom in selecting the installation location of the carbon nanotube heater 1 can be improved. The heat radiating unit 34 is provided on the outer surface of the accommodating unit 31 to equalize the heat from the carbon nanotube device 2 and dissipate heat from the heat radiating surface. As a result, the uniformity of heating at each portion to be heated by the carbon nanotube heater 1 can be improved.
カーボンナノチューブデバイス２の第１の製造方法は、上述のように、接続シート部２１を形成する工程（ステップＳ１７）と、接続シート部２１の両端部を一対の電極２２に固定する工程（ステップＳ１８）と、を備える。ステップＳ１７では、カーボンナノチューブシート９４が一対の電極２２の間にて積層されることにより、一対の電極２２の間にて長手方向に延びる積層シート状の接続シート部２１が形成される。一対の電極２２の各電極２２は板状である。ステップＳ１８において、各電極２２は、接続シート部２１の端部を間に挟んで折り畳まれる。当該製造方法にてカーボンナノチューブデバイス２を製造することにより、接続シート部２１と電極２２との接触抵抗を低減することができる。
As described above, the first manufacturing method of the carbon nanotube device 2 includes a step of forming the connection sheet portion 21 (step S17) and a step of fixing both ends of the connection sheet portion 21 to the pair of electrodes 22 (step S18). ) And. In step S17, the carbon nanotube sheets 94 are laminated between the pair of electrodes 22 to form a laminated sheet-like connecting sheet portion 21 extending in the longitudinal direction between the pair of electrodes 22. Each electrode 22 of the pair of electrodes 22 has a plate shape. In step S18, each electrode 22 is folded with an end portion of the connection sheet portion 21 sandwiched between them. By manufacturing the carbon nanotube device 2 by the manufacturing method, the contact resistance between the connection sheet portion 21 and the electrode 22 can be reduced.
上述のように、第１の製造方法では、ステップＳ１８よりも前の状態において、各電極２２は、長手方向の一方の端部に、各電極２２の主面２２１から立設する複数の凸部２２２を備えることが好ましい。そして、ステップＳ１８において、各電極２２は、長手方向に垂直な折り畳み線２２３にて２つ折りにされて接続シート部２１の端部を挟持し、複数の凸部２２２は、接続シート部２１の端部を貫通して各電極２２の長手方向の他方の端部に接触することが好ましい。これにより、接続シート部２１と電極２２との接触抵抗をさらに低減することができる。
As described above, in the first manufacturing method, in the state prior to step S18, each electrode 22 has a plurality of convex portions erected from the main surface 221 of each electrode 22 at one end in the longitudinal direction. It is preferable to provide 222. Then, in step S18, each electrode 22 is folded in half by a folding line 223 perpendicular to the longitudinal direction to sandwich the end portion of the connection sheet portion 21, and the plurality of convex portions 222 are the ends of the connection sheet portion 21. It is preferable to penetrate the portion and contact the other end portion of each electrode 22 in the longitudinal direction. As a result, the contact resistance between the connection sheet portion 21 and the electrode 22 can be further reduced.
上述のように、第１の製造方法では、ステップＳ１８よりも前に、各電極２２の主面２２１上に導電性ペーストが付与されることが好ましい。これにより、接続シート部２１と電極２２との接触抵抗をより一層低減することができる。
As described above, in the first manufacturing method, it is preferable that the conductive paste is applied onto the main surface 221 of each electrode 22 before step S18. As a result, the contact resistance between the connection sheet portion 21 and the electrode 22 can be further reduced.
上述のように、第１の製造方法では、ステップＳ１８において、各電極２２が加熱されることが好ましい。これにより、電極２２が接続シート部２１に沿って変形しやすくなるため、電極２２と接続シート部２１とのより好適な接触を実現することができる。その結果、接続シート部２１と電極２２との接触抵抗をさらに低減することができる。
As described above, in the first manufacturing method, it is preferable that each electrode 22 is heated in step S18. As a result, the electrode 22 is easily deformed along the connection sheet portion 21, so that more suitable contact between the electrode 22 and the connection sheet portion 21 can be realized. As a result, the contact resistance between the connection sheet portion 21 and the electrode 22 can be further reduced.
カーボンナノチューブデバイス２の製造では、電極２２に対する接続シート部２１の固定（ステップＳ１８）は、必ずしも、上記のように電極２２を折り畳むことにより行われる必要はなく、他の固定方法により行われてもよい。以下、当該他の固定方法の例として、導電性の接続補具を用いた接続シート部２１の電極２２への固定について、図１６ないし図２１を参照しつつ説明する。図１６では、接続シート部２１の電極２２への固定の流れを示す図である。図１７ないし図２１は、接続シート部２１の端部近傍を示す図である。
In the production of the carbon nanotube device 2, the fixing of the connection sheet portion 21 to the electrode 22 (step S18) does not necessarily have to be performed by folding the electrode 22 as described above, and may be performed by another fixing method. Good. Hereinafter, as an example of the other fixing method, fixing of the connection sheet portion 21 to the electrode 22 using a conductive connection auxiliary tool will be described with reference to FIGS. 16 to 21. FIG. 16 is a diagram showing a flow of fixing the connection sheet portion 21 to the electrode 22. 17 to 21 are views showing the vicinity of the end portion of the connection sheet portion 21.
当該接続補具は、電極２２に対する接合特性が接続シート部２１よりも良好な材質および形状を有する。接合特性が良好とは、例えば、低融点ハンダ等により電極２２に溶着した場合の接合強度が高く、電極２２との接触抵抗が低いこと等を意味する。当該接続補具は、例えば、銅等の金属により形成される。
The connecting auxiliary tool has a material and shape having better bonding characteristics to the electrode 22 than the connecting sheet portion 21. Good bonding characteristics mean, for example, that the bonding strength when welded to the electrode 22 with low melting point solder or the like is high, and the contact resistance with the electrode 22 is low. The connecting aid is made of, for example, a metal such as copper.
接続補具を利用する固定方法では、まず、図１７に示すように、各電極２２に対応する接続シート部２１の端部に、レーザ照射等により、長手方向に平行なスリット２１１が形成される。これにより、接続シート部２１の端部が、幅方向に並ぶ複数の端部要素２１２に分割される。端部要素２１２の幅は、例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍである。続いて、複数の端部要素２１２のそれぞれを束ねることにより、図１８に示すように、複数の線状端部２１３が形成される（ステップＳ１８１）。線状端部２１３は、例えば、端部要素２１２を指で捻って収束させることにより形成される。なお、複数の線状端部２１３を形成する際には、必ずしもレーザ照射等によるスリットの形成は行われる必要はない。例えば、スリットが形成されていない接続シート部２１の端部において、当該端部の幅方向の一部を指で摘まんで捻ることにより、線状端部２１３が形成されてもよい。
In the fixing method using the connection auxiliary tool, first, as shown in FIG. 17, a slit 211 parallel to the longitudinal direction is formed at the end of the connection sheet portion 21 corresponding to each electrode 22 by laser irradiation or the like. .. As a result, the end portion of the connection sheet portion 21 is divided into a plurality of end element 212 arranged in the width direction. The width of the end element 212 is, for example, 10 mm to 50 mm. Subsequently, by bundling each of the plurality of end elements 212, a plurality of linear end portions 213 are formed as shown in FIG. 18 (step S181). The linear end portion 213 is formed, for example, by twisting the end element 212 with a finger to make it converge. When forming the plurality of linear end portions 213, it is not always necessary to form the slit by laser irradiation or the like. For example, at the end of the connection sheet portion 21 in which the slit is not formed, the linear end portion 213 may be formed by pinching and twisting a part of the end portion in the width direction with a finger.
次に、複数の線状端部２１３がそれぞれ、複数の接続補具により挟持される（ステップＳ１８２）。図１９に示す例では、接続補具２４ａは板状部材である。ステップＳ１８２において、接続補具２４ａは、長手方向に略平行な折り畳み線にて、矢印の向く方向に２つ折りに折り畳まれ、線状端部２１３を側方（すなわち、幅方向の一方側）から挟んで固定する。
Next, the plurality of linear end portions 213 are each sandwiched by the plurality of connecting auxiliary tools (step S182). In the example shown in FIG. 19, the connecting auxiliary tool 24a is a plate-shaped member. In step S182, the connecting auxiliary tool 24a is folded in half in the direction of the arrow along a folding line substantially parallel to the longitudinal direction, and the linear end portion 213 is laterally (that is, one side in the width direction). Hold it in place and fix it.
図２０に示す例では、接続補具２４ｂは、中央部に貫通孔２４１を有する板状部材である。ステップＳ１８２において、線状端部２１３は、接続補具２４の貫通孔２４１に挿入された後、長手方向に対して所定の角度（例えば、略９０°）折り曲げられる。これにより、線状端部２１３が貫通孔２４１から抜けることが抑制される。接続補具２４ｂは、幅方向に略平行かつ貫通孔２４１上を通る折り畳み線にて、矢印の向く方向に２つ折りに折り畳まれ、貫通孔２４１から突出する線状端部２１３を挟んで固定する。
In the example shown in FIG. 20, the connecting auxiliary tool 24b is a plate-shaped member having a through hole 241 in the central portion. In step S182, the linear end portion 213 is inserted into the through hole 241 of the connecting auxiliary tool 24 and then bent at a predetermined angle (for example, approximately 90 °) with respect to the longitudinal direction. This prevents the linear end portion 213 from coming out of the through hole 241. The connecting auxiliary tool 24b is folded in half in the direction of the arrow at a folding line substantially parallel to the width direction and passing over the through hole 241 and is fixed by sandwiching the linear end portion 213 protruding from the through hole 241. ..
図２１に示す例では、接続補具２４ｃは、筒状部材（例えば、円筒状部材）である。ステップＳ１８２において、線状端部２１３は、接続補具２４ｃの径方向内側に挿入される。接続補具２４ｃは、径方向に圧縮されることにより、内側に位置する線状端部２１３を挟んで固定する。接続補具２４ｃは、角筒状部材であってもよい。なお、以下の説明では、接続補具２４ａ〜２４ｃを区別する必要がない場合、まとめて接続補具２４と呼ぶ。
In the example shown in FIG. 21, the connecting auxiliary tool 24c is a cylindrical member (for example, a cylindrical member). In step S182, the linear end portion 213 is inserted inside the connecting auxiliary tool 24c in the radial direction. The connecting auxiliary tool 24c is compressed in the radial direction to sandwich and fix the linear end portion 213 located inside. The connecting auxiliary tool 24c may be a square tubular member. In the following description, when it is not necessary to distinguish the connection auxiliary tools 24a to 24c, they are collectively referred to as the connection auxiliary tools 24.
ステップＳ１８２が終了すると、複数の接続補具２４が電極２２に接合される（ステップＳ１８３）。接続補具２４の電極２２への接合は、例えば、低融点ハンダにより行われる。当該接合は、他の方法により行われてもよい。また、接続シート部２１の幅が比較的小さい場合、ステップＳ１８１では、接続シート部２１の端部の分割は行われず、接続シート部２１の端部全体が１つに束ねられて、１つの線状端部２１３が形成されてもよい。
When step S182 is completed, the plurality of connecting auxiliary tools 24 are joined to the electrodes 22 (step S183). Bonding of the connecting auxiliary tool 24 to the electrode 22 is performed by, for example, low melting point solder. The joining may be performed by other methods. Further, when the width of the connection sheet portion 21 is relatively small, in step S181, the end portion of the connection sheet portion 21 is not divided, and the entire end portion of the connection sheet portion 21 is bundled into one line. The shaped end portion 213 may be formed.
以上に説明したように、図１６ないし図２１に示す例では、接続シート部２１の両端部を一対の電極２２に固定する工程（ステップＳ１８）は、一対の電極２２の各電極２２に対応する接続シート部２１の端部を束ねて線状端部２１３を形成する工程（ステップＳ１８１）と、接続シート部２１よりも一対の電極２２との接合特性が良好な導電性の接続補具２４にて線状端部２１３を挟持する工程（ステップＳ１８２）と、接続補具２４を各電極２２に接合する工程（ステップＳ１８３）と、を備える。これにより、接続シート部２１と電極２２との接触抵抗を低減することができる。
As described above, in the example shown in FIGS. 16 to 21, the step of fixing both ends of the connection sheet portion 21 to the pair of electrodes 22 (step S18) corresponds to each electrode 22 of the pair of electrodes 22. The step of bundling the ends of the connection sheet portion 21 to form the linear end portion 213 (step S181) and the conductive connection auxiliary tool 24 having better bonding characteristics with the pair of electrodes 22 than the connection sheet portion 21. A step of sandwiching the linear end portion 213 (step S182) and a step of joining the connecting auxiliary tool 24 to each electrode 22 (step S183) are provided. As a result, the contact resistance between the connection sheet portion 21 and the electrode 22 can be reduced.
図１９に示す好ましい例では、接続補具２４ａは板状部材である。ステップＳ１８２において、接続補具２４ａが、線状端部２１３を側方から挟んで折り畳まれることにより、線状端部２１３が固定される。これにより、接続シート部２１の端部を接続補具２４ａに容易かつ強固に固定することができる。
In the preferred example shown in FIG. 19, the connecting auxiliary tool 24a is a plate-shaped member. In step S182, the connecting auxiliary tool 24a is folded with the linear end portion 213 sandwiched from the side, whereby the linear end portion 213 is fixed. As a result, the end portion of the connecting sheet portion 21 can be easily and firmly fixed to the connecting auxiliary tool 24a.
図２０に示す好ましい例では、接続補具２４ｂは、貫通孔２４１を有する板状部材である。ステップＳ１８２において、線状端部２１３は接続補具２４ｂの貫通孔２４１に挿入される。また、接続補具２４ｂが、貫通孔２４１から突出する線状端部２１３を挟んで折り畳まれることにより、線状端部２１３が固定される。これにより、接続シート部２１の端部を接続補具２４ｂに容易かつ強固に固定することができる。
In the preferred example shown in FIG. 20, the connecting auxiliary tool 24b is a plate-shaped member having a through hole 241. In step S182, the linear end portion 213 is inserted into the through hole 241 of the connecting auxiliary tool 24b. Further, the connecting auxiliary tool 24b is folded so as to sandwich the linear end portion 213 protruding from the through hole 241 to fix the linear end portion 213. As a result, the end portion of the connecting sheet portion 21 can be easily and firmly fixed to the connecting auxiliary tool 24b.
図２１に示す好ましい例では、接続補具２４ｃは筒状部材である。ステップＳ１８２において、線状端部２１３は接続補具２４ｃの内側に挿入され、接続補具２４ｃが径方向に圧縮されることにより、線状端部２１３が固定される。これにより、接続シート部２１の端部を接続補具２４ｃに容易かつ強固に固定することができる。
In the preferred example shown in FIG. 21, the connecting auxiliary tool 24c is a tubular member. In step S182, the linear end portion 213 is inserted inside the connecting auxiliary tool 24c, and the connecting auxiliary tool 24c is compressed in the radial direction to fix the linear end portion 213. As a result, the end portion of the connecting sheet portion 21 can be easily and firmly fixed to the connecting auxiliary tool 24c.
上述のように、ステップＳ１８１〜Ｓ１８３の好ましい例では、ステップＳ１８１において、接続シート部２１の端部が幅方向に並ぶ複数の端部要素２１２に分割され、複数の端部要素２１２のそれぞれを束ねることにより複数の線状端部２１３が形成される。続いて、ステップＳ１８２において、複数の線状端部２１３が複数の接続補具２４によりそれぞれ挟持される。そして、ステップＳ１８３において、複数の接続補具２４が各電極２２に接合される。これにより、接続シート部２１の幅が広い場合であっても、接続シート部２１と電極２２とを好適に接合することができる。
As described above, in the preferred example of steps S181 to S183, in step S181, the ends of the connection sheet portion 21 are divided into a plurality of end elements 212 arranged in the width direction, and each of the plurality of end elements 212 is bundled. As a result, a plurality of linear end portions 213 are formed. Subsequently, in step S182, the plurality of linear end portions 213 are sandwiched by the plurality of connecting auxiliary tools 24, respectively. Then, in step S183, a plurality of connecting auxiliary tools 24 are joined to each electrode 22. As a result, even when the width of the connection sheet portion 21 is wide, the connection sheet portion 21 and the electrode 22 can be suitably joined.
次に、カーボンナノチューブヒータ１の製造の流れの第２の例について、図２２を参照しつつ説明する。図２２に例示する製造方法では、ステップＳ３２における一対の電極２２の配置が、図６のステップＳ１２における一対の電極２２の配置と異なる。また、ステップＳ３４における抵抗測定の際、および、ステップＳ３９における接続シート部２１の形成の際に、図６のステップＳ１４およびステップＳ１７とは異なり、カーボンナノチューブシート９４の切断が行われない。以下、図２２のステップＳ３１〜Ｓ４０について具体的に説明する。なお、図２２のステップＳ３１，Ｓ３３，Ｓ３５〜Ｓ３６，Ｓ４０は、図６のステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１５〜Ｓ１６，Ｓ１９と略同様であるため、説明を簡略化する。また、カーボンナノチューブヒータ１の収容部３１および放熱部３４の構造は、第１の例と略同様である。
Next, a second example of the flow of manufacturing the carbon nanotube heater 1 will be described with reference to FIG. 22. In the manufacturing method illustrated in FIG. 22, the arrangement of the pair of electrodes 22 in step S32 is different from the arrangement of the pair of electrodes 22 in step S12 of FIG. Further, unlike the steps S14 and S17 of FIG. 6, the carbon nanotube sheet 94 is not cut when the resistance is measured in step S34 and when the connection sheet portion 21 is formed in step S39. Hereinafter, steps S31 to S40 of FIG. 22 will be specifically described. Since steps S31, S33, S35 to S36, and S40 in FIG. 22 are substantially the same as steps S11, S13, S15 to S16, and S19 in FIG. 6, the description will be simplified. Further, the structures of the accommodating portion 31 and the heat radiating portion 34 of the carbon nanotube heater 1 are substantially the same as those in the first example.
第２の例に係るカーボンナノチューブヒータ１の製造方法では、まず、ステップＳ１１と同様に、制御部４６の演算部において、カーボンナノチューブヒータ１の目標抵抗に対応する目標巻回数が積層抵抗情報に基づいて求められ、当該目標巻回数に基づいて、目標巻回数よりも少ない初期巻回数が設定される（ステップＳ３１）。
In the method for manufacturing the carbon nanotube heater 1 according to the second example, first, in the calculation unit of the control unit 46, the target number of turns corresponding to the target resistance of the carbon nanotube heater 1 is based on the stacking resistance information, as in step S11. The initial number of turns, which is smaller than the target number of turns, is set based on the target number of turns (step S31).
続いて、回転体４２の外側面に絶縁性シート部材２３０が取り付けられ、絶縁性シート部材２３０上に一対の電極２２が取り付けられる。当該一対の電極２２は、図２３に示すように、周方向に１８０°離れた位置に配置される（ステップＳ３２）。各電極２２の上側の主面（すなわち、回転体４２の外側面に対向する主面である下面とは反対側の上面）上には、ステップＳ１２と同様に、上記導電性ペーストが付与される。なお、ステップＳ３２は、ステップＳ３１と並行して行われてもよく、ステップＳ３１よりも前に行われてもよい。
Subsequently, the insulating sheet member 230 is attached to the outer surface of the rotating body 42, and a pair of electrodes 22 are attached on the insulating sheet member 230. As shown in FIG. 23, the pair of electrodes 22 are arranged at positions separated by 180 ° in the circumferential direction (step S32). Similar to step S12, the conductive paste is applied onto the upper main surface of each electrode 22 (that is, the upper surface opposite to the lower surface which is the main surface facing the outer surface of the rotating body 42). .. Note that step S32 may be performed in parallel with step S31 or may be performed before step S31.
ステップＳ３１およびステップＳ３２が終了すると、ステップＳ１３と同様に、回転体４２が上述の初期巻回数だけ回転され、カーボンナノチューブアレイ９１から引き出されたカーボンナノチューブシート９４が、一対の電極２２上を通過しつつ回転体４２の外側面上に巻回される。これにより、回転体４２の周囲においてカーボンナノチューブシート９４が初期巻回数に等しい積層数だけ径方向に積層された筒状中間体５１が形成される（ステップＳ３３）。
When steps S31 and S32 are completed, the rotating body 42 is rotated by the above-mentioned initial number of turns, and the carbon nanotube sheet 94 drawn from the carbon nanotube array 91 passes over the pair of electrodes 22 as in step S13. While being wound on the outer surface of the rotating body 42. As a result, a tubular intermediate 51 in which the carbon nanotube sheets 94 are laminated in the radial direction by the number of layers equal to the initial number of turns is formed around the rotating body 42 (step S33).
ステップＳ３３では、上記と同様に、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４に対して、接着剤付与部４４から、上述の導電性添加材を含む接着剤が付与される。また、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４は、押圧ローラ４５により回転体４２の外側面に向けて押圧され、当該外側面上の絶縁性シート部材２３０上に圧密される。
In step S33, similarly to the above, the adhesive containing the above-mentioned conductive additive is applied to the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42 from the adhesive applying portion 44. Further, the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42 is pressed toward the outer surface of the rotating body 42 by the pressing roller 45, and is compacted on the insulating sheet member 230 on the outer surface.
ステップＳ３３が終了すると、一対の電極２２間の抵抗が測定される（ステップＳ３４）。上述のように、ステップＳ３４では、筒状中間体５１の切断は行われない。ステップＳ３４にて測定された初期測定抵抗は、上述の目標抵抗以上である。初期測定抵抗が目標抵抗に略等しい場合、カーボンナノチューブシート９４の巻回が終了する。
When step S33 is completed, the resistance between the pair of electrodes 22 is measured (step S34). As described above, in step S34, the tubular intermediate 51 is not cut. The initial measurement resistance measured in step S34 is equal to or greater than the above-mentioned target resistance. When the initial measurement resistance is substantially equal to the target resistance, the winding of the carbon nanotube sheet 94 is completed.
初期測定抵抗が目標抵抗よりも大きい場合、ステップＳ１５と同様に、初期測定抵抗と上述の積層抵抗情報とに基づいて、カーボンナノチューブシート９４の追加巻回数が、制御部４６の演算部により決定される（ステップＳ３５）。
When the initial measurement resistance is larger than the target resistance, the number of additional turns of the carbon nanotube sheet 94 is determined by the calculation unit of the control unit 46 based on the initial measurement resistance and the above-mentioned stacking resistance information, as in step S15. (Step S35).
追加巻回数が決定されると、ステップＳ１６と同様に、回転体４２が追加巻回数だけ回転され、カーボンナノチューブアレイ９１から引き出されたカーボンナノチューブシート９４が、一対の電極２２上を通過しつつ回転体４２の外側面上に巻回される。これにより、筒状中間体５１上にカーボンナノチューブシート９４が積層され、カーボンナノチューブシート層が形成される（ステップＳ３６）。ステップＳ３６においても、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４に対して、接着剤付与部４４から、上述の導電性添加材を含む接着剤が付与される。また、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４は、押圧ローラ４５により回転体４２の外側面に向けて押圧され、筒状中間体５１上に圧密される。
When the number of additional turns is determined, the rotating body 42 is rotated by the number of additional turns, and the carbon nanotube sheet 94 drawn out from the carbon nanotube array 91 rotates while passing over the pair of electrodes 22, as in step S16. It is wound on the outer surface of the body 42. As a result, the carbon nanotube sheet 94 is laminated on the tubular intermediate 51 to form the carbon nanotube sheet layer (step S36). Also in step S36, the adhesive containing the above-mentioned conductive additive is applied from the adhesive applying portion 44 to the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42. Further, the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42 is pressed toward the outer surface of the rotating body 42 by the pressing roller 45, and is compacted on the tubular intermediate 51.
ステップＳ３６が終了すると、図２４に示すように、一対の電極２２、および、一対の電極２２上に積層された筒状のカーボンナノチューブシート層５３が、絶縁性シート部材２３０と共に回転体４２から取り外される（ステップＳ３７）。
When step S36 is completed, as shown in FIG. 24, the pair of electrodes 22 and the tubular carbon nanotube sheet layer 53 laminated on the pair of electrodes 22 are removed from the rotating body 42 together with the insulating sheet member 230. (Step S37).
ステップＳ３７が終了すると、カーボンナノチューブシート層５３が一対の電極２２に固定される（ステップＳ３８）。具体的には、電極２２上にカーボンナノチューブシート層５３が仮固定されている状態で電極２２が加熱され、図２５に示すように、長手方向に略垂直な折り畳み線２２３にて２つ折りにされる。これにより、カーボンナノチューブシート層５３の一部（すなわち、電極２２上に仮固定されている部位であり、接続シート部２１の長手方向の端部となる予定の部位）が、電極２２により図中の上下両側から挟持される。電極２２の長手方向の一方の端部に設けられている複数の凸部２２２は、カーボンナノチューブシート層５３を厚さ方向に貫通し、電極２２の長手方向の他方の端部に接触する。そして、複数の凸部２２２は、当該他方の端部により押圧されて、電極２２の上記一方の端部に近づくように折れ曲がり、カーボンナノチューブシート層５３を電極２２の当該一方の端部との間に固定する。
When step S37 is completed, the carbon nanotube sheet layer 53 is fixed to the pair of electrodes 22 (step S38). Specifically, the electrode 22 is heated with the carbon nanotube sheet layer 53 temporarily fixed on the electrode 22, and is folded in half by a folding line 223 substantially perpendicular to the longitudinal direction as shown in FIG. 25. To. As a result, a part of the carbon nanotube sheet layer 53 (that is, a portion temporarily fixed on the electrode 22 and a portion to be an end portion in the longitudinal direction of the connection sheet portion 21) is shown in the drawing by the electrode 22. It is sandwiched from both the top and bottom sides of. The plurality of convex portions 222 provided at one end in the longitudinal direction of the electrode 22 penetrate the carbon nanotube sheet layer 53 in the thickness direction and come into contact with the other end in the longitudinal direction of the electrode 22. Then, the plurality of convex portions 222 are pressed by the other end portion and bent so as to approach the one end portion of the electrode 22, and the carbon nanotube sheet layer 53 is placed between the one end portion of the electrode 22. Fix to.
電極２２では、ステップＳ３２において付与された導電性ペーストが硬化することにより、カーボンナノチューブシート層５３と電極２２との固定が強化される。また、ステップＳ３２において、電極２２に低融点ハンダが付与されている場合、ステップＳ３８において電極２２が２つ折りに折り畳まれた際に、電極２２が加熱された後、降温することにより、低融点ハンダが硬化し、カーボンナノチューブシート層５３と電極２２との固定が強化される。なお、ステップＳ３８では、２つ折りにされた電極２２において、折り畳み線２２３の両側の部位をステイプラー等で機械的に固定することにより、カーボンナノチューブシート層５３と電極２２との固定がさらに強化されてもよい。あるいは、２つ折りにされた電極２２がさらに折り畳まれる（例えば、渦巻き状に折り畳まれる）ことにより、カーボンナノチューブシート層５３と電極２２との固定がさらに強化されてもよい。
At the electrode 22, the conductive paste applied in step S32 is cured, so that the fixation between the carbon nanotube sheet layer 53 and the electrode 22 is strengthened. Further, when low melting point solder is applied to the electrode 22 in step S32, when the electrode 22 is folded in half in step S38, the electrode 22 is heated and then lowered in temperature to obtain low melting point solder. Hardens, and the fixation between the carbon nanotube sheet layer 53 and the electrode 22 is strengthened. In step S38, in the electrode 22 folded in half, the carbon nanotube sheet layer 53 and the electrode 22 are further strengthened by mechanically fixing the portions on both sides of the folding line 223 with a stapler or the like. May be good. Alternatively, the electrode 22 folded in half may be further folded (for example, folded in a spiral shape) to further strengthen the fixation between the carbon nanotube sheet layer 53 and the electrode 22.
ステップＳ３８が終了すると、一対の電極２２間の筒状のカーボンナノチューブシート層５３が、絶縁性シート部材２３０と共に厚さ方向に押圧されて平面状とされる。換言すれば、一対の電極２２間のカーボンナノチューブシート層５３が厚さ方向に押しつぶされる。これにより、図２６に示すように、一対の電極２２間を接続する接続シート部２１および支持シート部２３が形成され、カーボンナノチューブデバイス２の形成が終了する（ステップＳ３９）。図２６に示す例では、接続シート部２１は、支持シート部２３の上下双方に支持シート部２３を挟んで設けられる。
When step S38 is completed, the tubular carbon nanotube sheet layer 53 between the pair of electrodes 22 is pressed together with the insulating sheet member 230 in the thickness direction to form a flat surface. In other words, the carbon nanotube sheet layer 53 between the pair of electrodes 22 is crushed in the thickness direction. As a result, as shown in FIG. 26, the connection sheet portion 21 and the support sheet portion 23 that connect the pair of electrodes 22 are formed, and the formation of the carbon nanotube device 2 is completed (step S39). In the example shown in FIG. 26, the connection sheet portion 21 is provided on both the upper and lower sides of the support sheet portion 23 with the support sheet portion 23 interposed therebetween.
カーボンナノチューブデバイス２が形成されると、ステップＳ１９と同様に、カーボンナノチューブデバイス２が収容部３１の内部に収容される。これにより、カーボンナノチューブヒータ１（図３参照）が形成される（ステップＳ４０）。
When the carbon nanotube device 2 is formed, the carbon nanotube device 2 is accommodated inside the accommodating portion 31 as in step S19. As a result, the carbon nanotube heater 1 (see FIG. 3) is formed (step S40).
以上に説明したように、カーボンナノチューブデバイス２の第２の製造方法は、一対の電極２２を配置する工程（ステップＳ３２）と、筒状中間体５１を形成する工程（ステップＳ３３）と、一対の電極２２間の抵抗を測定する工程（ステップＳ３４）と、カーボンナノチューブシート９４を積層する工程（ステップＳ３６）と、カーボンナノチューブシート層５３および一対の電極２２を取り外す工程（ステップＳ３７）と、カーボンナノチューブシート層５３を一対の電極２２に固定する工程（ステップＳ３８）と、接続シート部２１を形成する工程（ステップＳ３９）と、を備える。
As described above, the second method for manufacturing the carbon nanotube device 2 includes a step of arranging the pair of electrodes 22 (step S32), a step of forming the tubular intermediate 51 (step S33), and a pair of steps. A step of measuring the resistance between the electrodes 22 (step S34), a step of laminating the carbon nanotube sheets 94 (step S36), a step of removing the carbon nanotube sheet layer 53 and the pair of electrodes 22 (step S37), and carbon nanotubes. A step of fixing the sheet layer 53 to the pair of electrodes 22 (step S38) and a step of forming the connecting sheet portion 21 (step S39) are provided.
ステップＳ３２では、軸方向を向く回転軸Ｊ１を中心として回転可能な回転体４２の外側面において、周方向に１８０°離れた位置に一対の電極２２が配置される。ステップＳ３３では、回転体４２を初期巻回数だけ回転させることにより、カーボンナノチューブシート９４が一対の電極２２上を通過しつつ回転体４２の外側面上に巻回される。これにより、回転体４２の周囲においてカーボンナノチューブシート９４が径方向に積層された筒状中間体５１が形成される。
In step S32, a pair of electrodes 22 are arranged at positions separated by 180 ° in the circumferential direction on the outer surface of the rotating body 42 that can rotate about the rotating shaft J1 that faces the axial direction. In step S33, by rotating the rotating body 42 by the initial number of turns, the carbon nanotube sheet 94 is wound on the outer surface of the rotating body 42 while passing over the pair of electrodes 22. As a result, a tubular intermediate 51 in which carbon nanotube sheets 94 are laminated in the radial direction is formed around the rotating body 42.
ステップＳ３６では、ステップＳ３４にて測定された抵抗である初期測定抵抗が所定の目標抵抗よりも大きい場合、回転体４２を回転させることにより、カーボンナノチューブシート９４が一対の電極２２上を通過しつつ回転体４２の外側面上に巻回される。これにより、筒状中間体５１上にカーボンナノチューブシート９４が積層される。ステップＳ３７では、一対の電極２２上に積層された筒状のカーボンナノチューブシート層５３、および、一対の電極２２が、回転体４２から取り外される。ステップＳ３９では、一対の電極２２間のカーボンナノチューブシート層５３が厚さ方向に押圧されて平面状とされることにより、一対の電極２２間を接続する接続シート部２１が形成される。
In step S36, when the initial measurement resistance, which is the resistance measured in step S34, is larger than the predetermined target resistance, the carbon nanotube sheet 94 passes over the pair of electrodes 22 by rotating the rotating body 42. It is wound on the outer surface of the rotating body 42. As a result, the carbon nanotube sheet 94 is laminated on the tubular intermediate 51. In step S37, the tubular carbon nanotube sheet layer 53 laminated on the pair of electrodes 22 and the pair of electrodes 22 are removed from the rotating body 42. In step S39, the carbon nanotube sheet layer 53 between the pair of electrodes 22 is pressed in the thickness direction to form a flat surface, so that the connection sheet portion 21 connecting the pair of electrodes 22 is formed.
当該製造方法にてカーボンナノチューブデバイス２を製造することにより、カーボンナノチューブシート９４におけるカーボンナノチューブの密度のばらつき等による影響を抑制して、所望の抵抗（すなわち、目標抵抗に略等しい抵抗）を有するカーボンナノチューブデバイス２を提供することができる。また、上記製造方法により、当該カーボンナノチューブデバイス２を容易に製造することができる。
By manufacturing the carbon nanotube device 2 by the manufacturing method, the influence of variation in the density of carbon nanotubes in the carbon nanotube sheet 94 can be suppressed, and carbon having a desired resistance (that is, a resistance substantially equal to the target resistance) can be suppressed. The nanotube device 2 can be provided. In addition, the carbon nanotube device 2 can be easily manufactured by the above manufacturing method.
上述のように、カーボンナノチューブデバイス２の第２の製造方法は、第１の製造方法と同様に、ステップＳ３３よりも前に初期巻回数を設定する工程（ステップＳ３１）をさらに備えることが好ましい。ステップＳ３１では、カーボンナノチューブシート９４の積層数と抵抗との関係を示す積層抵抗情報に基づいて、目標抵抗に対応する目標巻回数が求められる。そして、初期巻回数は、目標巻回数よりも少なく設定される。これにより、ステップＳ３３において筒状中間体５１を形成する際に、カーボンナノチューブシート９４を過剰に積層することを防止または抑制することができる。その結果、カーボンナノチューブデバイス２の抵抗を、目標抵抗に精度良く近づけることができる。
As described above, it is preferable that the second manufacturing method of the carbon nanotube device 2 further includes a step (step S31) of setting the initial winding number before step S33, similarly to the first manufacturing method. In step S31, the target number of turns corresponding to the target resistance is obtained based on the stacking resistance information indicating the relationship between the number of laminated carbon nanotube sheets 94 and the resistance. Then, the initial number of turns is set to be less than the target number of turns. This makes it possible to prevent or suppress excessive lamination of the carbon nanotube sheets 94 when forming the tubular intermediate 51 in step S33. As a result, the resistance of the carbon nanotube device 2 can be accurately approached to the target resistance.
好ましくは、ステップＳ３６におけるカーボンナノチューブシート９４の巻回数は、第１の製造方法と同様に、初期測定抵抗と、カーボンナノチューブシート９４の積層数と抵抗との関係を示す積層抵抗情報と、に基づいて決定される（ステップＳ３５）。これにより、ステップＳ３６において積層されるべきカーボンナノチューブシート９４の積層数を精度良く決定することができる。その結果、カーボンナノチューブデバイス２の抵抗を、目標抵抗に精度良く近づけることができる。
Preferably, the number of turns of the carbon nanotube sheet 94 in step S36 is based on the initial measurement resistance and the stacking resistance information indicating the relationship between the number of stacks of the carbon nanotube sheet 94 and the resistance, as in the first manufacturing method. Is determined (step S35). As a result, the number of carbon nanotube sheets 94 to be laminated in step S36 can be accurately determined. As a result, the resistance of the carbon nanotube device 2 can be accurately approached to the target resistance.
上述のように、カーボンナノチューブデバイス２の第２の製造方法では、第１の製造方法と同様に、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４に対して接着剤が付与されることが好ましい。これにより、接続シート部２１の強度を増大することができる。その結果、接続シート部２１の破損（例えば、接続シート部２１の幅方向への割れ、または、接続シート部２１からのカーボンナノチューブの脱落等）を抑制することができる。より好ましくは、上記接着剤は導電性添加材を含む。これにより、接続シート部２１の導電性を増大させることができる。その結果、接続シート部２１におけるカーボンナノチューブシート９４の積層数を低減しつつ、カーボンナノチューブデバイス２の抵抗を目標抵抗に近づけることができる。したがって、カーボンナノチューブヒータ１を軽量化することができる。
As described above, in the second manufacturing method of the carbon nanotube device 2, it is preferable that the adhesive is applied to the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42, as in the first manufacturing method. .. As a result, the strength of the connection sheet portion 21 can be increased. As a result, damage to the connecting sheet portion 21 (for example, cracking of the connecting sheet portion 21 in the width direction, dropping of carbon nanotubes from the connecting sheet portion 21, etc.) can be suppressed. More preferably, the adhesive comprises a conductive additive. As a result, the conductivity of the connection sheet portion 21 can be increased. As a result, the resistance of the carbon nanotube device 2 can be brought closer to the target resistance while reducing the number of laminated carbon nanotube sheets 94 in the connection sheet portion 21. Therefore, the weight of the carbon nanotube heater 1 can be reduced.
上述のように、カーボンナノチューブヒータ１は、上述のカーボンナノチューブデバイス２と、収容部３１と、放熱部３４とを備えることが好ましい。カーボンナノチューブデバイス２は、電力が供給されることにより発熱する発熱体である。収容部３１は、カーボンナノチューブデバイス２の接続シート部２１を内部に収容する。これにより、接続シート部２１の破損をより一層抑制することができる。また、収容部３１は可撓性を有するため、カーボンナノチューブヒータ１の設置場所の選択の自由度を向上することができる。放熱部３４は、収容部３１の外面に設けられて、カーボンナノチューブデバイス２からの熱を均等化して放熱面から放熱する。これにより、カーボンナノチューブヒータ１による加熱対象の各部位における加熱の均一性を向上することができる。
As described above, the carbon nanotube heater 1 preferably includes the carbon nanotube device 2, the accommodating portion 31, and the heat radiating portion 34. The carbon nanotube device 2 is a heating element that generates heat when electric power is supplied. The accommodating portion 31 internally accommodates the connection sheet portion 21 of the carbon nanotube device 2. As a result, damage to the connection sheet portion 21 can be further suppressed. Further, since the accommodating portion 31 has flexibility, the degree of freedom in selecting the installation location of the carbon nanotube heater 1 can be improved. The heat radiating unit 34 is provided on the outer surface of the accommodating unit 31 to equalize the heat from the carbon nanotube device 2 and dissipate heat from the heat radiating surface. As a result, the uniformity of heating at each portion to be heated by the carbon nanotube heater 1 can be improved.
カーボンナノチューブデバイス２の第２の製造方法は、上述のように、接続シート部２１を形成する工程（ステップＳ３９）と、接続シート部２１の両端部を一対の電極２２に固定する工程（ステップＳ３８）と、を備える。ステップＳ３９では、カーボンナノチューブシート９４が一対の電極２２の間にて積層されることにより、一対の電極２２の間にて長手方向に延びる積層シート状の接続シート部２１が形成される。一対の電極２２の各電極２２は板状である。ステップＳ３８において、各電極２２は、接続シート部２１の端部を間に挟んで折り畳まれる。当該製造方法にてカーボンナノチューブデバイス２を製造することにより、接続シート部２１と電極２２との接触抵抗を低減することができる。
As described above, the second manufacturing method of the carbon nanotube device 2 includes a step of forming the connection sheet portion 21 (step S39) and a step of fixing both ends of the connection sheet portion 21 to the pair of electrodes 22 (step S38). ) And. In step S39, the carbon nanotube sheets 94 are laminated between the pair of electrodes 22, so that a laminated sheet-like connecting sheet portion 21 extending in the longitudinal direction is formed between the pair of electrodes 22. Each electrode 22 of the pair of electrodes 22 has a plate shape. In step S38, each electrode 22 is folded with an end portion of the connection sheet portion 21 sandwiched between them. By manufacturing the carbon nanotube device 2 by the manufacturing method, the contact resistance between the connection sheet portion 21 and the electrode 22 can be reduced.
上述のように、第２の製造方法では、第１の製造方法と同様に、ステップＳ３８よりも前の状態において、各電極２２は、長手方向の一方の端部に、各電極２２の主面２２１から立設する複数の凸部２２２を備えることが好ましい。そして、ステップＳ３８において、各電極２２は、長手方向に垂直な折り畳み線２２３にて２つ折りにされて接続シート部２１の端部を挟持し、複数の凸部２２２は、接続シート部２１の端部を貫通して各電極２２の長手方向の他方の端部に接触することが好ましい。当該接続シート部２１の端部とは、接続シート部２１となる予定のカーボンナノチューブシート層５３の一部である。これにより、接続シート部２１と電極２２との接触抵抗をさらに低減することができる。
As described above, in the second manufacturing method, as in the first manufacturing method, in the state prior to step S38, each electrode 22 has a main surface of each electrode 22 at one end in the longitudinal direction. It is preferable to include a plurality of convex portions 222 erected from 221. Then, in step S38, each electrode 22 is folded in half by a folding line 223 perpendicular to the longitudinal direction to sandwich the end portion of the connection sheet portion 21, and the plurality of convex portions 222 are the ends of the connection sheet portion 21. It is preferable to penetrate the portion and contact the other end portion of each electrode 22 in the longitudinal direction. The end portion of the connection sheet portion 21 is a part of the carbon nanotube sheet layer 53 to be the connection sheet portion 21. As a result, the contact resistance between the connection sheet portion 21 and the electrode 22 can be further reduced.
上述のように、第２の製造方法では、第１の製造方法と同様に、ステップＳ３８よりも前に、各電極２２の主面２２１上に導電性ペーストが付与されることが好ましい。これにより、接続シート部２１と電極２２との接触抵抗をより一層低減することができる。
As described above, in the second manufacturing method, as in the first manufacturing method, it is preferable that the conductive paste is applied onto the main surface 221 of each electrode 22 before step S38. As a result, the contact resistance between the connection sheet portion 21 and the electrode 22 can be further reduced.
上述のように、第２の製造方法では、第１の製造方法と同様に、ステップＳ３８において、各電極２２が加熱されることが好ましい。これにより、電極２２が接続シート部２１となる予定のカーボンナノチューブシート層５３に沿って変形しやすくなるため、電極２２と接続シート部２１とのより好適な接触を実現することができる。その結果、接続シート部２１と電極２２との接触抵抗をさらに低減することができる。
As described above, in the second manufacturing method, it is preferable that each electrode 22 is heated in step S38 as in the first manufacturing method. As a result, the electrode 22 is easily deformed along the carbon nanotube sheet layer 53 to be the connection sheet portion 21, so that more suitable contact between the electrode 22 and the connection sheet portion 21 can be realized. As a result, the contact resistance between the connection sheet portion 21 and the electrode 22 can be further reduced.
次に、カーボンナノチューブヒータ１の製造の流れの第３の例について、図２７および図２８を参照しつつ説明する。図２７および図２８に例示する製造方法では、一対の電極２２間の抵抗が、カーボンナノチューブシート９４の巻回開始から継続的に測定される。このため、図２９に示すように、図２３に示すデバイス製造装置４に抵抗測定装置４８が設けられ、回転機構４３の回転軸に設けられたスリップリング４９を介して、各電極２２と電気的に接続される。なお、収容部３１および放熱部３４の構造は、第１および第２の製造方法と略同様である。
Next, a third example of the flow of manufacturing the carbon nanotube heater 1 will be described with reference to FIGS. 27 and 28. In the manufacturing method illustrated in FIGS. 27 and 28, the resistance between the pair of electrodes 22 is continuously measured from the start of winding of the carbon nanotube sheet 94. Therefore, as shown in FIG. 29, the device manufacturing apparatus 4 shown in FIG. 23 is provided with a resistance measuring device 48, and is electrically connected to each electrode 22 via a slip ring 49 provided on the rotating shaft of the rotating mechanism 43. Connected to. The structures of the accommodating portion 31 and the heat radiating portion 34 are substantially the same as those of the first and second manufacturing methods.
第３の例に係るカーボンナノチューブヒータ１の製造方法では、まず、ステップＳ３２と同様に、回転体４２の外側面に絶縁性シート部材２３０が取り付けられ、絶縁性シート部材２３０上に一対の電極２２が取り付けられる。当該一対の電極２２は、図２９に示すように、周方向に１８０°離れた位置に配置される（ステップＳ５１）。各電極２２の上側の主面（すなわち、回転体４２の外側面に対向する主面である下面とは反対側の上面）上には、ステップＳ３２と同様に、上記導電性ペーストが付与される。
In the method for manufacturing the carbon nanotube heater 1 according to the third example, first, as in step S32, the insulating sheet member 230 is attached to the outer surface of the rotating body 42, and the pair of electrodes 22 is mounted on the insulating sheet member 230. Is attached. As shown in FIG. 29, the pair of electrodes 22 are arranged at positions separated by 180 ° in the circumferential direction (step S51). Similar to step S32, the conductive paste is applied onto the upper main surface of each electrode 22 (that is, the upper surface opposite to the lower surface which is the main surface facing the outer surface of the rotating body 42). ..
続いて、回転体４２が回転されることにより、カーボンナノチューブアレイ９１から引き出されたカーボンナノチューブシート９４が、一対の電極２２上を通過しつつ回転体４２の外側面上に巻回される（ステップＳ５２）。ステップＳ５２では、ステップＳ３３と同様に、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４に対して、接着剤付与部４４（図２３参照）から、上述の導電性添加材を含む接着剤が付与される。また、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４は、押圧ローラ４５（図２３参照）により回転体４２の外側面に向けて押圧され、当該外側面上の絶縁性シート部材２３０上に圧密される。
Subsequently, as the rotating body 42 is rotated, the carbon nanotube sheet 94 drawn out from the carbon nanotube array 91 is wound on the outer surface of the rotating body 42 while passing over the pair of electrodes 22 (step). S52). In step S52, similarly to step S33, the adhesive containing the above-mentioned conductive additive is applied to the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42 from the adhesive applying portion 44 (see FIG. 23). Will be done. Further, the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42 is pressed toward the outer surface of the rotating body 42 by the pressing roller 45 (see FIG. 23), and is compacted on the insulating sheet member 230 on the outer surface. Will be done.
ステップＳ５２では、カーボンナノチューブシート９４の巻回は、抵抗測定装置４８による一対の電極２２間の抵抗の継続的な測定と並行して行われる。そして、抵抗測定装置４８により測定される抵抗が、所定の目標抵抗に到達するまでステップＳ５２が継続されることにより、一対の電極２２上に積層された筒状のカーボンナノチューブシート層５３が形成される（ステップＳ５３）。
In step S52, the winding of the carbon nanotube sheet 94 is performed in parallel with the continuous measurement of the resistance between the pair of electrodes 22 by the resistance measuring device 48. Then, step S52 is continued until the resistance measured by the resistance measuring device 48 reaches a predetermined target resistance, so that a tubular carbon nanotube sheet layer 53 laminated on the pair of electrodes 22 is formed. (Step S53).
ステップＳ５２〜Ｓ５３が終了すると、ステップＳ３７〜Ｓ３９と同様に、一対の電極２２、および、一対の電極２２上に積層された筒状のカーボンナノチューブシート層５３が、絶縁性シート部材２３０と共に回転体４２から取り外され（ステップＳ５４）、カーボンナノチューブシート層５３が一対の電極２２に固定される（ステップＳ５５）。そして、一対の電極２２間の筒状のカーボンナノチューブシート層５３が、絶縁性シート部材２３０と共に厚さ方向に押圧されて平面状とされる。これにより、一対の電極２２間を接続する接続シート部２１および支持シート部２３が形成され、カーボンナノチューブデバイス２の形成が終了する（ステップＳ５６）。
When steps S52 to S53 are completed, the pair of electrodes 22 and the tubular carbon nanotube sheet layer 53 laminated on the pair of electrodes 22 are rotated together with the insulating sheet member 230, as in steps S37 to S39. It is removed from 42 (step S54) and the carbon nanotube sheet layer 53 is fixed to the pair of electrodes 22 (step S55). Then, the tubular carbon nanotube sheet layer 53 between the pair of electrodes 22 is pressed together with the insulating sheet member 230 in the thickness direction to form a flat surface. As a result, the connection sheet portion 21 and the support sheet portion 23 that connect the pair of electrodes 22 are formed, and the formation of the carbon nanotube device 2 is completed (step S56).
第３の製造方法では、ステップＳ５４〜Ｓ５６に代えて、ステップＳ６１〜Ｓ６２が行われてもよい。この場合、一対の電極２２のそれぞれの長手方向略中央部にてカーボンナノチューブシート層５３、一対の電極２２および絶縁性シート部材２３０が切断される。これにより、一対の電極２２（をそれぞれ２分割したもの）間で周方向に延びる２つの接続シート部２１が形成される（ステップＳ６１）。そして、各接続シート部２１の両端部が、一対の電極２２（をそれぞれ２分割したもの）に固定されることにより、２つのカーボンナノチューブデバイス２が形成される（ステップＳ６２）。
In the third manufacturing method, steps S61 to S62 may be performed instead of steps S54 to S56. In this case, the carbon nanotube sheet layer 53, the pair of electrodes 22, and the insulating sheet member 230 are cut at substantially the center of each of the pair of electrodes 22 in the longitudinal direction. As a result, two connection sheet portions 21 extending in the circumferential direction are formed between the pair of electrodes 22 (each divided into two) (step S61). Then, two carbon nanotube devices 2 are formed by fixing both ends of each connection sheet portion 21 to a pair of electrodes 22 (which are each divided into two) (step S62).
ステップＳ６２における接続シート部２１の固定は、例えば、図１３および図１４に示すように、接続シート部２１の端部を間に挟んで電極２２を折り畳むことにより行われてもよい。この場合、電極２２の複数の凸部２２２は、切断前の電極２２の長手方向両端部に設けられることが好ましい。あるいは、ステップＳ６２における接続シート部２１の固定は、図１９ないし図２１に示すように、接続補具２４ａ〜２４ｃを用いて行われてもよい。
The fixing of the connection sheet portion 21 in step S62 may be performed by folding the electrode 22 with the end portion of the connection sheet portion 21 sandwiched between them, for example, as shown in FIGS. 13 and 14. In this case, it is preferable that the plurality of convex portions 222 of the electrode 22 are provided at both ends in the longitudinal direction of the electrode 22 before cutting. Alternatively, the connection sheet portion 21 may be fixed in step S62 by using the connection accessories 24a to 24c as shown in FIGS. 19 to 21.
カーボンナノチューブデバイス２が形成されると、ステップＳ４０と同様に、カーボンナノチューブデバイス２が収容部３１の内部に収容される。これにより、カーボンナノチューブヒータ１（図３参照）が形成される（ステップＳ５７）。
When the carbon nanotube device 2 is formed, the carbon nanotube device 2 is accommodated inside the accommodating portion 31 as in step S40. As a result, the carbon nanotube heater 1 (see FIG. 3) is formed (step S57).
以上に説明したように、カーボンナノチューブデバイス２の第３の製造方法は、一対の電極２２を配置する工程（ステップＳ５１）と、一対の電極２２間の抵抗を測定しつつカーボンナノチューブシート９４を巻回する工程（ステップＳ５２）と、カーボンナノチューブシート層５３を形成する工程（ステップＳ５３）と、ステップＳ５４〜Ｓ５６またはステップＳ６１〜Ｓ６２を実施する工程と、を備える。
As described above, in the third manufacturing method of the carbon nanotube device 2, the carbon nanotube sheet 94 is wound while measuring the step of arranging the pair of electrodes 22 (step S51) and the resistance between the pair of electrodes 22. It includes a step of turning (step S52), a step of forming the carbon nanotube sheet layer 53 (step S53), and a step of carrying out steps S54 to S56 or steps S61 to S62.
ステップＳ５１では、軸方向を向く回転軸Ｊ１を中心として回転可能な回転体４２の外側面において、周方向に１８０°離れた位置に一対の電極２２が配置される。ステップＳ５２では、回転体４２を回転させることにより、カーボンナノチューブシート９４が一対の電極２２上を通過しつつ回転体４２の外側面上に巻回される。ステップＳ５３では、ステップＳ５２にて測定される抵抗が所定の抵抗（すなわち、目標抵抗に略等しい抵抗）に到達するまでステップＳ５２を継続することにより、一対の電極２２上に積層された筒状のカーボンナノチューブシート層５３を形成する。
In step S51, a pair of electrodes 22 are arranged at positions separated by 180 ° in the circumferential direction on the outer surface of the rotating body 42 that can rotate about the rotating shaft J1 that faces the axial direction. In step S52, by rotating the rotating body 42, the carbon nanotube sheet 94 is wound on the outer surface of the rotating body 42 while passing over the pair of electrodes 22. In step S53, the tubular shape laminated on the pair of electrodes 22 is formed by continuing step S52 until the resistance measured in step S52 reaches a predetermined resistance (that is, a resistance substantially equal to the target resistance). The carbon nanotube sheet layer 53 is formed.
ステップＳ５４〜Ｓ５６では、ステップＳ５３の終了後、一対の電極２２およびカーボンナノチューブシート層５３が回転体４２から取り外され、カーボンナノチューブシート層５３が一対の電極２２に固定される。そして、一対の電極２２間のカーボンナノチューブシート層５３が厚さ方向に押圧されて平面状とされることにより、一対の電極２２間を接続する接続シート部２１が形成される。
In steps S54 to S56, after the completion of step S53, the pair of electrodes 22 and the carbon nanotube sheet layer 53 are removed from the rotating body 42, and the carbon nanotube sheet layer 53 is fixed to the pair of electrodes 22. Then, the carbon nanotube sheet layer 53 between the pair of electrodes 22 is pressed in the thickness direction to form a flat surface, so that the connection sheet portion 21 connecting the pair of electrodes 22 is formed.
ステップＳ６１〜Ｓ６２では、一対の電極２２のそれぞれの中央部にてカーボンナノチューブシート層５３および一対の電極２２を切断することにより、一対の電極２２間で周方向に延びる接続シート部２１が形成される。そして、接続シート部２１の両端部は、一対の電極２２に固定される。
In steps S61 to S62, the carbon nanotube sheet layer 53 and the pair of electrodes 22 are cut at the central portions of the pair of electrodes 22, so that the connecting sheet portion 21 extending in the circumferential direction is formed between the pair of electrodes 22. To. Then, both ends of the connection sheet portion 21 are fixed to the pair of electrodes 22.
当該製造方法にてカーボンナノチューブデバイス２を製造することにより、カーボンナノチューブシート９４におけるカーボンナノチューブの密度のばらつき等による影響を抑制して、所望の抵抗（すなわち、目標抵抗に略等しい抵抗）を有するカーボンナノチューブデバイス２を提供することができる。また、上記製造方法により、当該カーボンナノチューブデバイス２を容易に製造することができる。
By manufacturing the carbon nanotube device 2 by the manufacturing method, the influence of variation in the density of carbon nanotubes in the carbon nanotube sheet 94 can be suppressed, and carbon having a desired resistance (that is, a resistance substantially equal to the target resistance) can be suppressed. The nanotube device 2 can be provided. In addition, the carbon nanotube device 2 can be easily manufactured by the above manufacturing method.
上述のように、カーボンナノチューブデバイス２の第３の製造方法では、第１および第２の製造方法と同様に、回転体４２に巻回されるカーボンナノチューブシート９４に対して接着剤が付与されることが好ましい。これにより、接続シート部２１の強度を増大することができる。その結果、接続シート部２１の破損（例えば、接続シート部２１の幅方向への割れ、または、接続シート部２１からのカーボンナノチューブの脱落等）を抑制することができる。より好ましくは、上記接着剤は導電性添加材を含む。これにより、接続シート部２１の導電性を増大させることができる。その結果、接続シート部２１におけるカーボンナノチューブシート９４の積層数を低減しつつ、カーボンナノチューブデバイス２の抵抗を目標抵抗に近づけることができる。したがって、カーボンナノチューブヒータ１を軽量化することができる。
As described above, in the third manufacturing method of the carbon nanotube device 2, the adhesive is applied to the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42, as in the first and second manufacturing methods. Is preferable. As a result, the strength of the connection sheet portion 21 can be increased. As a result, damage to the connecting sheet portion 21 (for example, cracking of the connecting sheet portion 21 in the width direction, dropping of carbon nanotubes from the connecting sheet portion 21, etc.) can be suppressed. More preferably, the adhesive comprises a conductive additive. As a result, the conductivity of the connection sheet portion 21 can be increased. As a result, the resistance of the carbon nanotube device 2 can be brought closer to the target resistance while reducing the number of laminated carbon nanotube sheets 94 in the connection sheet portion 21. Therefore, the weight of the carbon nanotube heater 1 can be reduced.
上述のように、カーボンナノチューブヒータ１は、上述のカーボンナノチューブデバイス２と、収容部３１と、放熱部３４とを備えることが好ましい。カーボンナノチューブデバイス２は、電力が供給されることにより発熱する発熱体である。収容部３１は、カーボンナノチューブデバイス２の接続シート部２１を内部に収容する。これにより、接続シート部２１の破損をより一層抑制することができる。また、収容部３１は可撓性を有するため、カーボンナノチューブヒータ１の設置場所の選択の自由度を向上することができる。放熱部３４は、収容部３１の外面に設けられて、カーボンナノチューブデバイス２からの熱を均等化して放熱面から放熱する。これにより、カーボンナノチューブヒータ１による加熱対象の各部位における加熱の均一性を向上することができる。
As described above, the carbon nanotube heater 1 preferably includes the carbon nanotube device 2, the accommodating portion 31, and the heat radiating portion 34. The carbon nanotube device 2 is a heating element that generates heat when electric power is supplied. The accommodating portion 31 internally accommodates the connection sheet portion 21 of the carbon nanotube device 2. As a result, damage to the connection sheet portion 21 can be further suppressed. Further, since the accommodating portion 31 has flexibility, the degree of freedom in selecting the installation location of the carbon nanotube heater 1 can be improved. The heat radiating unit 34 is provided on the outer surface of the accommodating unit 31 to equalize the heat from the carbon nanotube device 2 and dissipate heat from the heat radiating surface. As a result, the uniformity of heating at each portion to be heated by the carbon nanotube heater 1 can be improved.
上述のカーボンナノチューブデバイス２およびカーボンナノチューブヒータ１、ならびに、これらの製造方法では、様々な変更が可能である。
Various changes can be made in the carbon nanotube device 2 and the carbon nanotube heater 1 described above, and the manufacturing methods thereof.
例えば、デバイス製造装置４では、回転体４２の形状は、必ずしも略円柱状または略円筒状である必要はなく、様々な形状であってよい。回転体４２は、例えば、矩形や多角形の断面を有する柱状または筒状であってもよく、平板状であってもよい。また、例えば、平板状の回転体４２上に配置された電極２２、および、当該回転体４２に巻回されたカーボンナノチューブシート９４が、当該回転体４２から取り外されることなく、当該回転体４２と共にカーボンナノチューブデバイス２として利用されてもよい。
For example, in the device manufacturing apparatus 4, the shape of the rotating body 42 does not necessarily have to be substantially cylindrical or substantially cylindrical, and may be various shapes. The rotating body 42 may have a columnar or tubular shape having a rectangular or polygonal cross section, or may have a flat plate shape, for example. Further, for example, the electrode 22 arranged on the flat plate-shaped rotating body 42 and the carbon nanotube sheet 94 wound around the rotating body 42 are not removed from the rotating body 42, but together with the rotating body 42. It may be used as a carbon nanotube device 2.
第１および第２の製造方法では、カーボンナノチューブシート９４の初期巻回数の設定、および、追加巻回数の決定等は、必ずしも制御部４６により行われる必要はなく、作業者の手作業等により行われてもよい。
In the first and second manufacturing methods, the initial winding number of the carbon nanotube sheet 94 and the determination of the additional winding number are not necessarily performed by the control unit 46, but are manually performed by the operator or the like. You may be broken.
第１および第２の製造方法では、必ずしも積層抵抗情報が取得される必要はない。この場合、ステップＳ１１，Ｓ３１の初期巻回数の設定は、例えば、事前の実験等に基づいて予め行われていてもよい。また、第１の製造方法では、筒状中間体５１の切断および一対の電極２２間の抵抗測定（ステップＳ１４）、並びに、カーボンナノチューブシート９４の積層（ステップＳ１６）が繰り返され、ステップＳ１４における測定抵抗が目標抵抗に略等しくなった時点で、ステップＳ１７〜Ｓ１９が行われる。第２の製造方法では、一対の電極２２間の抵抗測定（ステップＳ３４）、および、カーボンナノチューブシート９４の積層（ステップＳ３６）が繰り返され、ステップＳ３４における測定抵抗が目標抵抗に略等しくなった時点で、ステップＳ３７〜Ｓ４０が行われる。
In the first and second manufacturing methods, it is not always necessary to acquire stacking resistance information. In this case, the initial number of turns in steps S11 and S31 may be set in advance based on, for example, a prior experiment. Further, in the first manufacturing method, cutting of the tubular intermediate 51, resistance measurement between the pair of electrodes 22 (step S14), and lamination of the carbon nanotube sheet 94 (step S16) are repeated, and the measurement in step S14 is repeated. Steps S17 to S19 are performed when the resistance becomes substantially equal to the target resistance. In the second manufacturing method, the resistance measurement between the pair of electrodes 22 (step S34) and the lamination of the carbon nanotube sheets 94 (step S36) are repeated, and when the measurement resistance in step S34 becomes substantially equal to the target resistance. Then, steps S37 to S40 are performed.
第１の製造方法における電極２２への導電性ペーストの付与は、ステップＳ１８において電極２２が折り曲げられるよりも前に行われるのであれば、ステップＳ１３におけるカーボンナノチューブシート９４の巻回よりも後に行われてもよく、ステップＳ１３と並行して行われてもよい。あるいは、電極２２への導電性ペーストの付与は省略されてもよい。また、電極２２の加熱も省略されてもよい。第２および第３の製造方法においても同様である。
The application of the conductive paste to the electrode 22 in the first manufacturing method is performed after the winding of the carbon nanotube sheet 94 in step S13 if it is performed before the electrode 22 is bent in step S18. It may be performed in parallel with step S13. Alternatively, the application of the conductive paste to the electrode 22 may be omitted. Further, heating of the electrode 22 may be omitted. The same applies to the second and third manufacturing methods.
第１の製造方法では、回転体４２の外側面上に３つ以上の電極２２が配置されている場合、当該３つ以上の電極２２のうち、いずれか２つの電極２２が一対の電極２２として選択され、当該一対の電極２２を接続する接続シート部２１が形成されてもよい。これにより、接続シート部２１の長さの変更を容易とすることができる。
In the first manufacturing method, when three or more electrodes 22 are arranged on the outer surface of the rotating body 42, any two of the three or more electrodes 22 are used as a pair of electrodes 22. A connection sheet portion 21 that is selected and connects the pair of electrodes 22 may be formed. This makes it easy to change the length of the connection sheet portion 21.
デバイス製造装置４の構造は、図３、図４、図２３および図２９に例示するものには限定されず、様々に変更されてよい。例えば、接着剤付与部４４および／または押圧ローラ４５は、省略されてもよい。あるいは、押圧ローラ４５に代えて、回転体４２の外側面に、カーボンナノチューブシート９４を吸着するための吸引口群が設けられてもよい。当該吸引口群は、押圧ローラ４５と共に設けられてもよい。
The structure of the device manufacturing apparatus 4 is not limited to those illustrated in FIGS. 3, 4, 23 and 29, and may be changed in various ways. For example, the adhesive applying portion 44 and / or the pressing roller 45 may be omitted. Alternatively, instead of the pressing roller 45, a suction port group for adsorbing the carbon nanotube sheet 94 may be provided on the outer surface of the rotating body 42. The suction port group may be provided together with the pressing roller 45.
デバイス製造装置４では、基板保持部４１を軸方向に揺動させる揺動機構が設けられ、軸方向に揺動する基板９２上のカーボンナノチューブアレイ９１からカーボンナノチューブシート９４が引き出されてもよい。これにより、カーボンナノチューブアレイ９１においてカーボンナノチューブの密度が周囲よりも低い領域（以下、「低密度領域」と呼ぶ。）が存在する場合であっても、低密度領域のカーボンナノチューブの残存（すなわち、基板９２から引き出されずに基板９２上に残る現象）によるカーボンナノチューブシート９４の密度不均一等の不具合を抑制することができる。これは、カーボンナノチューブアレイ９１に対するカーボンナノチューブシート９４の相対的揺動が、複数のカーボンナノチューブ単糸を介してカーボンナノチューブアレイ９１における引出位置（すなわち、カーボンナノチューブシート９４が引き出されるポイント）に作用することにより、当該引出位置近傍において低密度領域のカーボンナノチューブが、周囲の（特に、軸方向に隣接する）カーボンナノチューブと接触して共に引き出されるからである。
In the device manufacturing apparatus 4, a swing mechanism for swinging the substrate holding portion 41 in the axial direction is provided, and the carbon nanotube sheet 94 may be pulled out from the carbon nanotube array 91 on the substrate 92 which swings in the axial direction. As a result, even if there is a region in the carbon nanotube array 91 where the density of the carbon nanotubes is lower than the surroundings (hereinafter, referred to as a “low density region”), the carbon nanotubes in the low density region remain (that is, that is). It is possible to suppress problems such as non-uniform density of the carbon nanotube sheet 94 due to the phenomenon that the carbon nanotube sheet 94 remains on the substrate 92 without being pulled out from the substrate 92). This is because the relative swing of the carbon nanotube sheet 94 with respect to the carbon nanotube array 91 acts on the extraction position (that is, the point at which the carbon nanotube sheet 94 is extracted) in the carbon nanotube array 91 via the plurality of carbon nanotube single threads. This is because the carbon nanotubes in the low density region in the vicinity of the extraction position come into contact with the surrounding (particularly, axially adjacent) carbon nanotubes and are extracted together.
上述の例では、カーボンナノチューブシート９４は、基板９２上に立設した状態のカーボンナノチューブアレイ９１から引き出されるものとして説明したが、基板９２上から剥離された後のカーボンナノチューブアレイ９１から引き出されてもよい。
In the above example, the carbon nanotube sheet 94 has been described as being drawn from the carbon nanotube array 91 in a state of being erected on the substrate 92, but is drawn from the carbon nanotube array 91 after being peeled off from the substrate 92. May be good.
カーボンナノチューブデバイス２では、支持シート部２３は省略されてもよい。また、電極２２の複数の凸部２２２も省略されてよい。カーボンナノチューブデバイス２では、接続補具２４が使用される場合、接続補具２４の形状は、図１９ないし図２１に示す接続補具２４ａ〜２４ｃには限定されず、様々に変更されてよい。
In the carbon nanotube device 2, the support sheet portion 23 may be omitted. Further, the plurality of convex portions 222 of the electrode 22 may also be omitted. In the carbon nanotube device 2, when the connecting auxiliary tool 24 is used, the shape of the connecting auxiliary tool 24 is not limited to the connecting auxiliary tools 24a to 24c shown in FIGS. 19 to 21, and may be changed in various ways.
カーボンナノチューブデバイス２では、一対の電極２２間におけるカーボンナノチューブシート９４の積層は、必ずしも回転体４２を利用して行われる必要はなく、また、積層時に一対の電極２２間の抵抗が測定される必要もない。
In the carbon nanotube device 2, the lamination of the carbon nanotube sheets 94 between the pair of electrodes 22 does not necessarily have to be performed by using the rotating body 42, and the resistance between the pair of electrodes 22 needs to be measured at the time of lamination. Nor.
カーボンナノチューブヒータ１では、収容部３１の放熱部３４とは反対側の主面、および、側面に、カーボンナノチューブデバイス２からの熱を反射する反射部が設けられてもよい。当該反射部は、例えば、断熱シートの内面に金属箔を設けたシート状部材である。これにより、カーボンナノチューブデバイス２からの熱を効率良く放熱部３４に集めることができる。あるいは、収容部３１の放熱部３４とは反対側の主面、および、側面にも、放熱部３４と同様の膜状または薄板状の部材が設けられてもよい。なお、カーボンナノチューブヒータ１では、放熱部３４が省略されてもよい。
The carbon nanotube heater 1 may be provided with a reflecting portion that reflects heat from the carbon nanotube device 2 on the main surface and the side surface of the accommodating portion 31 opposite to the heat radiating portion 34. The reflective portion is, for example, a sheet-like member provided with a metal foil on the inner surface of the heat insulating sheet. As a result, the heat from the carbon nanotube device 2 can be efficiently collected in the heat radiating unit 34. Alternatively, a film-like or thin plate-like member similar to the heat-dissipating portion 34 may be provided on the main surface and the side surface of the accommodating portion 31 opposite to the heat-dissipating portion 34. In the carbon nanotube heater 1, the heat radiating unit 34 may be omitted.
カーボンナノチューブヒータ１の収容部３１は、必ずしも可撓性を有する必要はなく、硬質部材であってもよい。
The accommodating portion 31 of the carbon nanotube heater 1 does not necessarily have to have flexibility, and may be a hard member.
カーボンナノチューブヒータ１の形状は用途に合わせて様々に変更されてよい。例えば、カーボンナノチューブヒータ１の平面視における形状は、略矩形以外の形状であってもよい。また、カーボンナノチューブヒータ１は、必ずしも薄型のシート状ヒータである必要はなく、比較的厚い部材であってもよい。
The shape of the carbon nanotube heater 1 may be variously changed according to the application. For example, the shape of the carbon nanotube heater 1 in a plan view may be a shape other than a substantially rectangular shape. Further, the carbon nanotube heater 1 does not necessarily have to be a thin sheet-shaped heater, and may be a relatively thick member.
カーボンナノチューブデバイス２は、必ずしもカーボンナノチューブヒータ１の発熱源として利用される必要はなく、様々な用途に利用可能である。例えば、カーボンナノチューブデバイス２は、サーモスタットや様々なセンサとして利用されてもよい。
The carbon nanotube device 2 does not necessarily have to be used as a heat generating source for the carbon nanotube heater 1, and can be used for various purposes. For example, the carbon nanotube device 2 may be used as a thermostat or various sensors.
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
The above-described embodiments and configurations in the respective modifications may be appropriately combined as long as they do not conflict with each other.
