JP4674564B2 - 面状発熱体 - Google Patents

Description

本発明は、床に配設して床面全体を暖めるような暖房ヒータとして、広範囲の部分に配設しやすいように構成した薄くて長尺の面状発熱体に関するものである。

従来、この種の面状発熱体の発熱部には、ベースポリマーと、カーボンブラック、金属粉末、グラファイトなどの導電性物質を溶媒に分散して、特にベースポリマーとして結晶性樹脂を用いてＰＴＣ特性を持たせたものがある（例えば、特許文献１、２、３参照）。

図６は従来のＰＴＣ特性を持たせた面状発熱体の平面図で、図７は図６の要部の拡大平面図、図８は面状発熱体の張り合わせ時の概略構成断面図である。図６に示したように、面状発熱体５０は、ポリエステルシートなどの電気絶縁性の基材５１の上面における外側部に、導電性ペーストを印刷・乾燥して得られる正と負になる幅の広い一対の主電極５２、５３及び主電極５２、５３より対向する電極５３、５２に向って交互に導出した幅の細い多数の枝電極５２ａ、５３ａと、枝電極５２ａ、５３ａより給電されるように、枝電極５２ａ、５３ａの上及び基材５１の上面に重ねて高分子抵抗体インクを印刷・乾燥して得られる高分子抵抗体５４を設け、さらに基材５１と同様の材質の被覆材５５で主電極５２、５３、枝電極５２ａ、５３ａ及び高分子抵抗体５４を被覆して保護する構成としたものである。そして、高分子抵抗体５４は多数の枝電極５２ａ、５３ａより給電されることで電流が流れ、発熱する。

基材５１及び被覆材５５としてポリエステルフィルムを用いる場合には被覆材５５に例えばポリエチレン系の熱融着性樹脂（図示せず）を予め接着しておき、熱を与えながら加圧する（熱時加圧）ことにより、基材５１と被覆材５５とを熱融着性樹脂を介して接合される。これにより、主電極５２、５３、その枝電極５２ａ、５３ａ及び高分子抵抗体５４は外界から隔離され、長期信頼性を付与されるのである。

前記した熱時加圧の手段としては、図８に被覆材５５を貼り合わせる際の概略構成断面図を示したが、矢印方向へ回転する２本の加熱ロール５６、５７からなるラミネーター５８が一般的である。ＰＴＣ特性とは、温度上昇によって抵抗値が上昇し、ある温度に達すると抵抗値が急激に増加する抵抗温度特性（抵抗が正の温度係数を有する意味の英語 Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ の頭文字を取っている）を意味しており、ＰＴＣ特性を有する高分子抵抗体５４は、自己温度調節機能を有する面状発熱体を提供できる。
特開昭５６−１３６８９号公報 特開平６−９６８４３号公報 特開平８−１２０１８２号公報

上記従来の面状発熱体５０では、長尺のものを作成しようとすると、印刷の版が大きくなるために、どうしても所定の長さの版を作成し、印刷の端部を重ね印刷して継ぎ足し連結する必要があり、そうすると、重ね印刷部分はその重ね代がばらついたり、また重ねた部分の高分子抵抗体５４の膜厚が厚くなることにより、抵抗値が低くなり発熱温度がばらつき、特に所定温度より高くなり不安全になることを考慮して、主電極のみを重ねて複数枚の面状発熱体を電気的に接続する方法がとられていた。このとき、連結部に隣接する枝電極は、交互に配設するため異極となり、重ね代がばらつき短絡による異常発熱やマイグ
レーション等の心配があり、そのため、継ぎ足す面状発熱体の間隔を広くとる必要があり、そうするとその部分は発熱しないため、温度が低くなってしまう課題があった。

上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、長尺の面状発熱体を形成するために、印刷の端部を重ね印刷して継ぎ足し連結するとともに連結部に位置する抵抗体の抵抗値を枝電極間隔あるいは空白部で調整して、連結部の温度が所定温度以上にならないようにして、無発熱部をなくすことにより、連結部の温度低下を極力少なくさせ、使用感の向上を図った長尺の面状発熱体を提供することにある。

上記課題を解決するために、ロール状の電気絶縁性基材をロール状に巻き取りながら連続的にスクリーン印刷により形成し、巻き取り方向に略平行で対向するように配設した対となる主電極と、それぞれの主電極から交互に対向する主電極に向かって配設した櫛形形状の枝電極からなる電極と、前記電極に重ねてスクリーン印刷し、前記電極より給電され発熱する抵抗体と、前記電極および抵抗体を覆い、前記電気絶縁性基材と密着させた被覆材とを備え、前記スクリーン印刷はロール状の電気絶縁性基材をロール状に巻き取りながら連続的に電極及び高分子抵抗体をスクリーン印刷で形成する連続スクリーン印刷方式とするとともに、スクリーン印刷の少なくとも主電極および抵抗体の後部と次に印刷される主電極の前部の一部を重ねて連結し、かつ、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部を挟む枝電極間距離を他の部分より大きくした構成としてある。

上記した構成において、発熱部の温度は枝電極間の抵抗値即ち電極間距離に反比例することを利用し、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部を挟む枝電極間距離を大きくしてあるので、簡単な構成で連結部もとぎれなく発熱部を形成することができるとともに、連結部に位置する発熱部は、抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うようにしてあり、所定温度より高くなり不安全になる心配がなくなる。したがって、連結部に発熱部を形成することができるので、面状発熱体を連結して長尺にしても、連結部の温度低下を極力少なくさせ、使用感の向上を図ることができるようになる。

本発明の面状発熱体は、連結部に発熱部を形成することができるので、面状発熱体を連結して長尺にしても、連結部の温度低下を極力少なくさせ、使用感の向上を図ることができるようになる。

第１の発明は、ロール状の電気絶縁性基材をロール状に巻き取りながら連続的にスクリーン印刷により形成し、巻き取り方向に略平行で対向するように配設した対となる主電極と、それぞれの主電極から交互に対向する主電極に向かって配設した櫛形形状の枝電極からなる電極と、前記電極に重ねてスクリーン印刷し、前記電極より給電され発熱する抵抗体と、前記電極および抵抗体を覆い、前記電気絶縁性基材と密着させた被覆材とを備え、前記スクリーン印刷はロール状の電気絶縁性基材をロール状に巻き取りながら連続的に電極及び高分子抵抗体をスクリーン印刷で形成する連続スクリーン印刷方式とするとともに、スクリーン印刷の少なくとも主電極および抵抗体の後部と次に印刷される主電極の前部の一部を重ねて連結し、かつ、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部を挟む枝電極間距離を他の部分より大きくした構成としてある。

そして、発熱部の温度は枝電極間の抵抗値即ち電極間距離に反比例することを利用し、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部を挟む枝電極間
距離を大きくしてあるので、簡単な構成で連結部もとぎれなく発熱部を形成することができるとともに、連結部に位置する発熱部は、抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うようにしてあり、所定温度より高くなり不安全になる心配がなくなる。したがって、連結部に発熱部を形成することができるので、面状発熱体を連結して長尺にしても、連結部の温度低下を極力少なくさせ、使用感の向上を図ることができるようになる。

第２の発明は、特に第１の発明の連結部に発熱部を形成するための手段を別の手段で行うもので、ロール状の電気絶縁性基材をロール状に巻き取りながら連続的にスクリーン印刷により形成し、巻き取り方向に略平行で対向するように配設した対となる主電極と、それぞれの主電極から交互に対向する主電極に向かって配設した櫛形形状の枝電極からなる電極と、前記電極に重ねてスクリーン印刷し、前記電極より給電され発熱する抵抗体と、前記電極および抵抗体を覆い、前記電気絶縁性基材と密着させた被覆材とを備え、前記スクリーン印刷はロール状の電気絶縁性基材をロール状に巻き取りながら連続的に電極及び高分子抵抗体をスクリーン印刷で形成する連続スクリーン印刷方式とするとともに、スクリーン印刷の少なくとも主電極および抵抗体の後部と次に印刷される主電極の前部の一部を重ねて連結し、かつ、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部に位置する抵抗体の適所に抵抗体を印刷しない空白部を配設した構成としてある。

そして、発熱部の温度は枝電極間の抵抗値即ち抵抗体の導通面積に比例するので、連結部に位置する抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部に位置する抵抗体の適所に抵抗体を印刷しない空白部を配設してあるので、簡単な構成で連結部もとぎれなく発熱部を形成することができるとともに、連結部に位置する発熱部は、抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うようにしてあり、所定温度より高くなり不安全になる心配がなくなる。したがって、連結部に発熱部を形成することができるので、面状発熱体を連結して長尺にしても、連結部の温度低下を極力少なくさせ、使用感の向上を図ることができるようになる。

第３の発明は、特に第２の発明の前記スクリーン印刷の少なくとも主電極の後部と次に印刷される主電極の前部の一部を重ねて連結し、かつ、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部に位置する抵抗体の適所に抵抗体を印刷しない空白部を配設するとともに、前記空白部は抵抗体の重ね代部と異なる位置に配設した構成としてある。

そして、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うようための連結部に位置する抵抗体の適所に配設した空白部は、抵抗体の重ね代に位置させて印刷ずれを生じたときに、抵抗体の重ね代に空白部が位置したりしなかったりすると、抵抗体の導通面積が大きく変化するため、抵抗値の低下分を補う補正量がばらつき、重ね代による抵抗値の低下分を補うことができない心配があるが、空白部は抵抗体の重ね代のばらつきの影響を受けない位置にあるので、抵抗値の低下分を補う補正量がばらつきも少なくすることができ、信頼性が向上させることができるようになる。

第４の発明は、第３の発明の空白部を別の構成としたもので、特に第２の発明の前記スクリーン印刷の少なくとも主電極の後部と次に印刷される主電極の前部の一部を重ねて連結し、かつ、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部に位置する抵抗体の適所に抵抗体を印刷しない空白部を配設するとともに、前記空白部は印刷ずれ等でばらついても必ず抵抗体の重ね代が位置するように配設した構成としてある。

そして、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うようための連結部に位置する抵抗体の適所に配設した空白部は、抵抗体の重ね代に位置させて印刷ずれを生じたと
きに、抵抗体の重ね代に空白部が位置したりしなかったりすると、抵抗体の導通面積が大きく変化するため、抵抗体の重ね代が変化するため、抵抗値の低下分を補う補正量がばらつき、重ね代による抵抗値の低下分を補うことができない心配があるが、空白部は印刷ずれ等がばらついても必ず抵抗体の重ね代が位置するように配設してあるので、抵抗値の低下分を補う補正量がばらつきも少なくすることができ、信頼性が向上させることができるようになる。

第５の発明は、特に、第１から第４の発明の連結部近傍を覆うように、被覆材の上面にアルミテープ等の均熱手段を配設した構成としてある。

そして、連結部近傍を覆うように、被覆材の上面にアルミテープ等の均熱手段を配設してあるので、連結部の前後の発熱部分より、均熱手段で伝熱させて、連結部の無発熱部の範囲での温度低下を減少させることができるようになる。

なお、本発明は本実施の形態により限定されるものではない。また、本実施の形態の説明において、同一構成並びに作用効果を奏するところには同一符号を付して重複した説明を行わないものとする。

（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１における面状発熱体の概略構成図を示し、図１は要部斜視図、図２は要部平面図、図３は同面状発熱体の印刷時の工程概略図である。

図１において、面状発熱体１は、ポリエステルフィルム等の薄肉のロール状の電気絶縁性基材２の上面に銀ペーストの印刷・乾燥により形成した一対（電気的に正側と負側）の電極３と、電極３に重なるように高分子抵抗体インクを印刷・乾燥により形成した抵抗体としての高分子抵抗体４を有している。そして、上記電極３、高分子抵抗体４、及び電気絶縁性基材２と接着性を有するアクリル系接着剤等の接着性樹脂層（図示せず）を予め形成されたポリエステルフィルム等の薄肉の電気絶縁性の被覆材５を貼り合わせて面状発熱体１が形成される。

電極３は、相対向するように幅の広い一対（直流電源の正側と負側に対応）の主電極３ａ、３ｂを面状発熱体１の長手方向の外側部に沿って配設され、それぞれの主電極３ａ、３ｂから交互に相手側の主電極に向って複数の枝電極３ｃ、３ｄを導出して全体として櫛形形状になっており、これに重なるように配設した高分子抵抗体４に多数の枝電極３ｃ、３ｄより給電することで、高分子抵抗体４に電流が流れ、発熱する。

ここで、図３に示すように、加工工程の順序としては、まず、ポリエステルフィルム製の電気絶縁性基材２をロール状に巻き取りながら、電気絶縁性基材２上に、スクリーン印刷方向を巻き取り方向と同一方向で連続的に電極３及び高分子抵抗体４をスクリーン印刷で形成する連続スクリーン印刷方式で、銀ペーストの印刷・乾燥により一対の電極３を形成し、この電極３に重なるように高分子抵抗体インクを印刷・乾燥により高分子抵抗体４を形成する。そして、電極３、高分子抵抗体４をその上に形成したロール状の電気絶縁性基材２と被覆材５を連続的に貼り合わせて形成して、複数の発熱体本体部分が完成され、この完成したものを枚様に外形抜きリード線付け等の後処理（図示せず）をして最終製品に仕上げていくようになっていて、これを床材等に組み込んで、広範囲の部分に配設して、床面全体を暖めるような暖房ヒータとして用いられるようにしてある。

ここで、スクリーン印刷の少なくとも主電極３ａ、３ｂの後部と次に印刷される主電極３ａ、３ｂおよび高分子抵抗体４の前部の一部を重ねて連結し、かつ、この連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部を挟む枝電極間距離Ａを他の
部分Ｂより大きくなるように連続印刷形成してある。また、連結部近傍を覆うように、被覆材５の上面にアルミテープ等の均熱手段６を配設してある。

そして、発熱部の温度は枝電極３ｃ、３ｄ間の抵抗値即ち電極間距離に反比例することを利用し、連結部は高分子抵抗体４の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部を挟む枝電極間距離を大きくしてあるので、簡単な構成で連結部もとぎれなく発熱部を形成することができるとともに、連結部に位置する発熱部は、高分子抵抗体４の重ね代による抵抗値の低下分を補うようにしてあり、所定温度より高くなり不安全になる心配がなくなる。したがって、連結部に発熱部を形成することができるので、面状発熱体１を連結して長尺にしても、連結部の温度低下を極力少なくさせ、使用感の向上を図ることができるようになる。

そして、連結部近傍を覆うように、被覆材５の上面にアルミテープ等の均熱手段６を配設してあるので、連結部の前後の発熱部分より、均熱手段６で伝熱させて、連結部の無発熱部の範囲での温度低下を減少させることができるようになる。
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における面状発熱体の要部平面図である。なお、本実施の形態は、実施の形態１の連結部の無発熱部の範囲をできるだけ小さくする方法を他の手法で行ったもので、スクリーン印刷の連結部の構成が実施の形態１の発明と異なるだけで、同一の番号を付与し、異なる構成についてのみ説明を行う。

図４に示すように、スクリーン印刷の少なくとも主電極３ａ、３ｂの後部と次に印刷される主電極３ａ、３ｂの前部の一部を重ねて連結し、かつ、連結部は高分子抵抗体４の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部に位置する高分子抵抗体４の適所に高分子抵抗体４を印刷しない空白部７を配設するとともに、空白部は高分子抵抗体４の重ね代部と異なる位置に配設してある。

そして、発熱部の温度は枝電極３ｃ、３ｄ間の抵抗値即ち高分子抵抗体４の導通面積に比例するので、連結部に位置する高分子抵抗体４の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部に位置する高分子抵抗体４の適所に高分子抵抗体４を印刷しない空白部７を配設してあるので、簡単な構成で連結部もとぎれなく発熱部を形成することができるとともに、連結部に位置する発熱部は、高分子抵抗体４の重ね代による抵抗値の低下分を補うようにしてあり、所定温度より高くなり不安全になる心配がなくなる。したがって、連結部に発熱部を形成することができるので、面状発熱体１を連結して長尺にしても、連結部の温度低下を極力少なくさせ、使用感の向上を図ることができるようになる。

また、連結部は高分子抵抗体４の重ね代による抵抗値の低下分を補うようための連結部に位置する高分子抵抗体４の適所に配設した空白部７は、高分子抵抗体４の重ね代に位置すると、印刷ずれを生じたときに、高分子抵抗体４の重ね代が変化するため、抵抗値の低下分を補う補正量がばらつき、重ね代による抵抗値の低下分を補うことができない心配があるが、空白部７は高分子抵抗体４の重ね代のばらつきの影響を受けない位置にあるので、抵抗値の低下分を補う補正量がばらつきも少なくすることができ、信頼性が向上させることができるようになる。
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態２における面状発熱体の要部平面図である。なお、本実施の形態は、実施の形態１の連結部の無発熱部の範囲をできるだけ小さくする方法を他の手法で行ったもので、スクリーン印刷の連結部の構成が実施の形態１の発明と異なるだけで、同一の番号を付与し、異なる構成についてのみ説明を行う。

図５に示すように、スクリーン印刷の少なくとも主電極３ａ、３ｂの後部と次に印刷さ
れる主電極３ａ、３ｂの前部の一部を重ねて連結し、かつ、連結部は高分子抵抗体４の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部に位置する高分子抵抗体４の適所に高分子抵抗体４を印刷しない空白部８を配設するとともに、前記空白部８はばらついても必ず高分子抵抗体４の重ね代が位置するように配設してある。

そして、連結部は高分子抵抗体４の重ね代による抵抗値の低下分を補うようための連結部に位置する高分子抵抗体４の適所に配設した空白部８は、高分子抵抗体４の重ね代に位置させて印刷ずれを生じたときに、高分子抵抗体４の重ね代に空白部８が位置したりしなかったりすると、高分子抵抗体４の導通面積が大きく変化するため、高分子抵抗体４の重ね代が変化するため、抵抗値の低下分を補う補正量がばらつき、重ね代による抵抗値の低下分を補うことができない心配があるが、空白部８は印刷ずれ等がばらついても必ず高分子抵抗体４の重ね代が位置するように配設してあるので、抵抗値の低下分を補う補正量がばらつきも少なくすることができ、信頼性が向上させることができるようになる。

なお、実施の形態では被覆材５の上面にアルミテープ等の均熱手段６を配設した例で説明したが、これは、面上発熱体全面に配設してもよく、その他各部の構成も本発明の目的を達成する範囲であればその構成はどのようなものであってもよい。

以上のように、本発明にかかる面状発熱体は、広範囲の部分に配設しやすいように薄くて長尺の面状発熱体のものとすることが出来るようになり、床に配設して床面全体を暖めるような暖房ヒータや、その他広範囲の部分の暖房を必要する器具に使用できる。

本発明の実施の形態１における面状発熱体を示す要部斜視図 同実施の形態１における面状発熱体の要部平面図 同実施の形態１における同面状発熱体の印刷時の工程概略図 本発明の実施の形態２における面状発熱体を示す要部平面図 本発明の実施の形態３における面状発熱体の要部平面図 従来の面状発熱体を示す平面図 同面状発熱体の要部を拡大して示す平面図 同面状発熱体の被覆材の貼り合わせ時を示す概略構成図

符号の説明

１ 面状発熱体
２ 電気絶縁性基材
３ 電極
３ａ、３ｂ 主電極
３ｃ、３ｄ 枝電極
４ 高分子抵抗体
５ 被覆材
６ 均熱手段
７ 空白部（実施の形態２）
８ 空白部（実施の形態３）

Claims (5)

1. ロール状の電気絶縁性基材をロール状に巻き取りながら連続的にスクリーン印刷により形成し、巻き取り方向に略平行で対向するように配設した対となる主電極と、それぞれの主電極から交互に対向する主電極に向かって配設した櫛形形状の枝電極からなる電極と、前記電極に重ねてスクリーン印刷し、前記電極より給電され発熱する抵抗体と、前記電極および抵抗体を覆い、前記電気絶縁性基材と密着させた被覆材とを備え、前記スクリーン印刷はロール状の電気絶縁性基材をロール状に巻き取りながら連続的に電極及び高分子抵抗体をスクリーン印刷で形成する連続スクリーン印刷方式とするとともに、スクリーン印刷の少なくとも主電極の後部と次に印刷される主電極および抵抗体の前部の一部を重ねて連結し、かつ、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部を挟む枝電極間距離を他の部分より大きくした面状発熱体。
2. ロール状の電気絶縁性基材をロール状に巻き取りながら連続的にスクリーン印刷により形成し、巻き取り方向に略平行で対向するように配設した対となる主電極と、それぞれの主電極から交互に対向する主電極に向かって配設した櫛形形状の枝電極からなる電極と、前記電極に重ねてスクリーン印刷し、前記電極より給電され発熱する抵抗体と、前記電極および抵抗体を覆い、前記電気絶縁性基材と密着させた被覆材とを備え、前記スクリーン印刷はロール状の電気絶縁性基材をロール状に巻き取りながら連続的に電極及び高分子抵抗体をスクリーン印刷で形成する連続スクリーン印刷方式とするとともに、スクリーン印刷の少なくとも主電極の後部と次に印刷される主電極および抵抗体の前部の一部を重ねて連結し、かつ、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部に位置する抵抗体の適所に抵抗体を印刷しない空白部を配設した面状発熱体。
3. 前記スクリーン印刷の少なくとも主電極の後部と次に印刷される主電極の前部の一部を重ねて連結し、かつ、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部に位置する抵抗体の適所に抵抗体を印刷しない空白部を配設するとともに、前記空白部は抵抗体の重ね代部と異なる位置に配設した請求項２記載の面状発熱体。
4. 前記スクリーン印刷の少なくとも主電極の後部と次に印刷される主電極の前部の一部を重ねて連結し、かつ、連結部は抵抗体の重ね代による抵抗値の低下分を補うように、前記連結部に位置する抵抗体の適所に抵抗体を印刷しない空白部を配設するとともに、前記空白部は印刷ずれ等でばらついても必ず抵抗体の重ね代が位置するように配設した請求項２記載の面状発熱体。
5. 前記連結部近傍を覆うように、被覆材の上面にアルミテープ等の均熱手段を配設した請求項１から４のいずれか１項に記載の面状発熱体。