JP6704452B2 - 面状発熱体 - Google Patents
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Description
本発明は、面状発熱体に関し、太さと素材が異なるワイヤを使用して製織することによって均一な発熱が可能なように構成された多重電極システムを活用した面状発熱体に関する。
一般に、電気の通電による面状発熱体は、温度調節が容易であるだけでなく、空気が汚染されないため衛生的であり、騒音がないため、アパートや一般住宅などの住居用暖房装置などに幅広く用いられている。また、このような面状発熱体は、商業用建物の暖房装置、作業場や倉庫及び幕舎などの産業用暖房装置、各種産業用加熱装置、ビニルハウス及び農産物乾燥システムの農業用設備、道路や駐車場の雪を溶かしたり、結氷を防止したりすることができる各種凍結防止装置をはじめとして、レジャー用、防寒用、家電製品、鏡やガラスの曇り防止装置、健康補助用、畜産用などにも用いられている。
面状発熱体の発熱源としてはニクロムなどの発熱線が多く使用されているが、ニクロムなどの発熱線で製造した面状発熱体では、電気が一つの線を介して流れるため、発熱線のいずれか一部分でも切れると、電気が通じなくなってしまい、面状発熱体が作動しないという使用上の問題点が発生することがある。
また、図１に示されるように、細いワイヤで製織した面状発熱体の場合、電源の供給時に均一な電源供給が難しいため、抵抗の高い箇所に部分的にバーンアウト（劣化、ｂｕｒｎ ｏｕｔ）現象が発生したり、銅箔板又は伝導性が高い素材で周縁と中央に電極を設置しても、ワイヤの太さが細いほど、柔軟性は高いが、抵抗が高くなるため、バーンアウト現象が発生するという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、太さと素材が異なるワイヤを使用して面状全体に均一な電流が流れることによって、均一な発熱が可能なようにした面状発熱体を提供することである。
また、本発明の他の目的は、電流を精密制御して、過負荷やバーンアウト現象がない安全性の高い金属面状発熱体を提供することである。
発明が解決しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及していない他の技術的課題は、以下の記載から、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
本発明は、上述した目的を達成するためのもので、本発明の面状発熱体は、電源が供給されると発熱し、規則的な大きさに形成される網状構造の第１ワイヤ部と；電源が供給されると発熱し、前記第１ワイヤ部の網状の大きさよりも相対的に大きい網状の大きさに形成される第２ワイヤ部と；前記第１ワイヤ部及び前記第２ワイヤ部に電源を供給するモジュール部と；を含むことを特徴とする。
また、前記第１ワイヤ部が、前記第２ワイヤ部に対して相対的に電気抵抗係数が高い材質であることを特徴とする。
また、前記第１ワイヤ部はステンレス鋼（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ、ＳＴＳ）で構成され、前記第２ワイヤ部は、ステンレス鋼（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ、ＳＴＳ）、銅、及びニッケルのうちの少なくともいずれか１つを含む伝導性材質で構成されることを特徴とする。
また、前記第１ワイヤ部と前記第２ワイヤ部は、互いに厚さ及びパターンが異なることを特徴とする。
また、前記第１ワイヤ部と前記第２ワイヤ部は製織されていることを特徴とする。
本発明の面状発熱体は、次のような効果がある。
本発明の面状発熱体は、太さと素材が異なる２つ以上のワイヤを使用して面状全体に均一な電流が速やかに流れることによって、均一な発熱が可能なようにし、電流を精密制御することによって、過負荷や劣化がない金属面状発熱体を提供することができる効果がある。
また、本発明の面状発熱体は、ステンレス鋼（ＳＴＳ）ワイヤを使用することによって、柔軟性に優れ、軽量化、耐食性、及び耐久性に優れた面状発熱体を提供することができる効果がある。
上述した本発明の解決しようとする課題、課題の解決手段、発明の効果を含む具体的な事項は、以下に記載する実施例及び図面に含まれている。本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すると明らかになるであろう。
本発明の面状発熱体は、図２に示されるように、網状構造の第１ワイヤ部１と、前記第１ワイヤ部１の網状の大きさよりも相対的に大きい網状に共に製織して形成される第２ワイヤ部２と、前記第１ワイヤ部１又は前記第２ワイヤ部２と接続されて電源を供給するモジュール部３とを含んで構成される。
まず、本発明の面状発熱体は第１ワイヤ部１が設けられる。図２に示されるように、前記第１ワイヤ部１は、ワイヤを経糸及び緯糸として供給し、製織してメッシュ状に構成される。
前記第１ワイヤ部１は、電源の供給を受けて本発明の面状発熱体の発熱が行われるようにする役割を果たす。
前記第１ワイヤ部１を構成するワイヤは、上述した機能のためにいかなる素材でも可能であり、金属熱線に使用される素材、または電気伝導性熱線を合成樹脂でコーティング又は押出した熱線素材などが使用されてもよい。
前記第１ワイヤ部１の素材の一例としては、軽量化、耐食性、柔軟性、及び耐久性の高いステンレス鋼（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ、ＳＴＳ）が使用されてもよい。
前記ステンレス鋼は、鉄（Ｆｅ）に相当量のクロム（通常１２％以上）を入れてさびにくくなるように作られた鋼であって、これに、必要に応じて炭素（Ｃ）、ニッケル、（Ｎｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）などを少量ずつ含んでいる複合成分を有している合金鋼と見ることができる。
このようにして作られたステンレス鋼は、鉄（Ｆｅ）を主成分としながらも、普通の鋼が有していない様々な特性、すなわち、表面が美麗な点、さびにくい点、熱によく耐える点、また、外部衝撃に対して強い点などからみて、非常に優れた特性を備えている。
前記第１ワイヤ部１は、メッシュ（網状）構造の密度を調節することで、面状全体の電流分散の調節が可能である。
次に、本発明の面状発熱体は第２ワイヤ部２が設けられる。
図２に示されるように、前記第２ワイヤ部２は、前記第１ワイヤ部１の一部と連結され、前記第１ワイヤ部１に比べて相対的に大きいメッシュ（網状）構造を有するように形成される。
前記第２ワイヤ部２は、前記第１ワイヤ部１の一部のワイヤを前記第２ワイヤ部２のワイヤで代替して製織するか、または前記第１ワイヤ部１に前記第２ワイヤ部２を別途に付着するなど、多様に設計可能である。
前記第２ワイヤ部２は、前記第１ワイヤ部１のワイヤに比べて電気抵抗が低く構成される。これは、前記第２ワイヤ部２を介して電流を速やかに流して第１ワイヤ部１に伝達することで、全体的に均一な発熱が起こるようにするためである。
前記電気抵抗の調節は、前記第２ワイヤ部２を構成するワイヤの素材を電気抵抗が低い素材にして実施するか、または、素材は同一にし、ワイヤの厚さ（太さ）を異ならせて調節することができる。
前記ワイヤの素材を異ならせて電気抵抗を調節する場合、前記第２ワイヤ部２は、導電性ワイヤを用いて電流が全体的に速やかに流れるようにする。
例えば、第２ワイヤ部２は、前記第１ワイヤ部１をステンレス鋼ワイヤで構成する場合、さらに電気抵抗が低い素材である銅、ニッケルなどの導電性ワイヤで構成することができる。
前記銅は、熱と電気の伝導率が高く、延伸率が良いため、微細な加工が可能であるという利点がある。前記ニッケルは、展性と軟性が大きいという利点がある。したがって、前記導電性ワイヤなどの特性を考慮して、前記面状発熱体の使用目的に応じて素材を変更して構成可能である。
前記第１ワイヤ部１を構成するステンレス鋼に比べて、前記第２ワイヤ部２を電気抵抗係数が低い銅、ニッケルなどの導電性ワイヤを使用して構成することによって、電流の流れをさらに速やかにして、全体的に均一な発熱が可能なようにする。
前記第２ワイヤ部２は、電流の流れをさらに速やかにして全体的に均一な発熱が可能なようにすると同時に、発熱素材を使用する場合、発熱体としての役割もまた果たすことができる。
他の方法として、前記第２ワイヤ部２を構成するワイヤの厚さを、前記第１ワイヤ部１を構成するワイヤの厚さ（太さ）よりも厚く（太く）して構成することによって、電流の流れをさらに速やかにして全体的に均一な発熱が可能なようにする。
前記モジュール部３は電極部材を含んで構成され、前記電極部材に電源接続端子などが取り付けられる。
前記モジュール部３は、第１ワイヤ部１及び第２ワイヤ部２の一側に備えられ、電源を供給して電流が流れ得るようにする。
前記モジュール部３に対する構成は、面状発熱体の用途である衣類、暖房装置、家電製品、畜産用設備などの適用される目的に応じて多様に設計変更可能である。
また、本発明の面状発熱体は絶縁構成がさらに含まれてもよく、前記絶縁構成は、面状発熱体の用途に応じて多様に設計変更可能である。
以下では、前記のように構成される発明の作用について説明する。
まず、本発明に係る面状発熱体に電源を供給する。前記電源が供給されると、前記モジュール部３の電極部材を介して電流が流れる。
前記電流は、前記モジュール部３の一側と接続され、電気抵抗が低い第２ワイヤ部２のワイヤの一側を介して速やかに伝達され、前記第２ワイヤ部２のワイヤの一側を介して伝達された電流は、前記第２ワイヤ部２全体に伝達される。前記第２ワイヤ部２が発熱可能な素材で構成される場合、電流の流れと同時に発熱する。
前記第２ワイヤ部２全体に伝達された電流は、前記第２ワイヤ部２と連結された前記第１ワイヤ部１の一側を介して前記第１ワイヤ部１の全体に電流が伝達される。前記第１ワイヤ部１は、電流が伝達されるとき、電流の流れと同時に発熱して、面状発熱体としての役割を果たすことになる。
このように、上述した本発明の技術的構成は、本発明の属する技術分野における当業者が本発明のその技術的思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施できるということを理解できるはずである。
したがって、以上で述べた実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならず、本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価概念から導かれるすべての変更又は変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
１．第１ワイヤ部
２．第２ワイヤ部
３．モジュール部
２．第２ワイヤ部
３．モジュール部
Claims (4)
- 電源が供給されると発熱し、規則的な大きさに形成される網状構造の第１ワイヤ部と、
電源が供給されると発熱し、前記第１ワイヤ部の網状の大きさよりも相対的に大きい網状の大きさに形成される第２ワイヤ部と、
前記第１ワイヤ部及び前記第２ワイヤ部に電源を供給するモジュール部とを含み、
前記第１ワイヤ部は、前記第２ワイヤ部に対して相対的に電気抵抗係数が高い材質であることを特徴とする、面状発熱体。 - 前記第１ワイヤ部はステンレス鋼（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ、ＳＴＳ）で構成され、
前記第２ワイヤ部は、ステンレス鋼（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ、ＳＴＳ）、銅、及びニッケルのうちの少なくともいずれか１つを含む伝導性材質で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の面状発熱体。 - 前記第１ワイヤ部と前記第２ワイヤ部は、互いに厚さ及びパターンが異なることを特徴とする、請求項１に記載の面状発熱体。
- 前記第１ワイヤ部と前記第２ワイヤ部は製織されていることを特徴とする、請求項１に記載の面状発熱体。
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