JPH09102384A

JPH09102384A - 面状発熱体

Info

Publication number: JPH09102384A
Application number: JP25990895A
Authority: JP
Inventors: Haruhito Miyazaki; 治仁宮崎; Hirosuke Kubo; 博亮久保; Junji Aiga; 潤二相賀
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】電力供給端子との接続を基板の周縁で行って
曲げ特性を確保するために、発熱部を不必要な基板周縁
まで引き延ばしていた。【解決手段】可撓性のある基板１に導電性物質をシル
クスクリーン印刷により付着させて発熱部２を形成す
る。基板１に貼付した導体皮膜をエッチング処理して発
熱部２の電極用導体皮膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、床暖房等に応用で
きる面状発熱体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、可撓性を有する基板に発熱部を皮
膜形成して折曲可能とした面状発熱体としては、実開平
７−８９９２号公報に記載されたものがある。

【０００３】この面状発熱体は、図３の如く、ポリエス
テル樹脂製の基板フィルム１００に所定の間隔に縦横の
直線上のスリット１０１を刻設し、基板フィルム１００
のスリット１０１の無い箇所に、金属粉、あるいは金属
箔、金属線、カーボン、グラファイトを主成分とした導
電性ペイントを連続した線状の導体としてプリントして
発熱部１０２を形成し、その両端に端子１０３を形成し
たものである。そして、基板フィルム１００上の発熱部
１０２を同等または軟質のフィルムカバー、あるいは面
状のスポンジカバー、織布や不織布のフィルム等で覆っ
て絶縁等を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような面状発熱体では、端子１０３に電力供給側の金属
端子等をカシメ等の方法で固定しているので、端子１０
３を設けた部分は曲がりにくくなり、基板フィルム１０
０の周縁に端子を設けないと面状発熱体の曲げ特性が失
われるという不具合があった。したがって、発熱部１０
２の端部を基板フィルム１００の周縁まで延ばして形成
しなくてはならず、発熱部１０２を不必要な箇所に配置
する等の配置位置に制限があった。

【０００５】また、基板フィルム１００に絶縁等のカバ
ーやフィルムを設けた場合、基板フィルム１００と同じ
厚みであると、面状発熱体を曲げたときにカバーやフィ
ルムが接着面から剥がれ易いといった問題がある。これ
を解決するために、軟質材料を使用してもよいが、基板
フィルムと同じ厚みであると、一方を発熱面とした場
合、他方の発熱する必要のない面からも発熱面と同等の
熱輻射が行われ、熱効率が悪い。これは、熱は同材質の
場合、厚みの薄い方から多く輻射されるので厚みが同じ
であると両方から輻射されるためである。

【０００６】そして、発熱部１０２は幅があっても線状
に形成されており、面状発熱体の表面において、発熱部
上とそれ以外の所では温度差があり、面状発熱体の温度
分布は不均一となる。また、発熱部１０２に人体が直接
接触するのを防止するため、絶縁のため、あるいは見た
目をよくする等の目的で、表面にフェルト等の繊維状の
絶縁物を貼り合わせているので熱輻射効率が悪い。

【０００７】ところで、温度を検知するための感熱素子
は基板とは別個に設けられており、製造において一つの
工程が必要となる。なお、ガラスやセラミックス等の上
にシルクスクリーン印刷した高温用面状発熱体では、発
熱部と同じ導電性のインクで感熱素子を形成する方法が
提案されている。しかし、感熱素子を形成するには面積
が狭く限られているため、通常１個の感熱素子しか形成
されていない。そのため、面状発熱体全体の温度分布を
把握することができず、温度むらが生じてしまう。

【０００８】本発明は、上記に鑑み、発熱部を任意に配
置でき、製造コストが低減でき、熱輻射効率がよく、温
度分布が均一で折り曲げ可能な面状発熱体の提供を目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段として、請求項１の発明によると、可撓性のある基板
に導電性物質を付着させて発熱部を形成し、基板に発熱
部の電極用導体皮膜を形成する。このとき、例えば請求
項５の発明によると、発熱部は導電性物質の含有された
インクを使用したシルクスクリーン印刷により形成し、
電極用導体皮膜は基板に貼付した導体をエッチング処理
して形成する。これにより、発熱部を任意に配置して
も、それに応じて電極用導体皮膜を基板の端部まで形成
することにより、外部端子との接続が可能となり、また
面状発熱体を折り曲げることもできる。請求項２の発明
によると、温度を検知するための複数の感熱素子を発熱
部と同材質で形成する。これにより、発熱部と同時に形
成することが可能となり、製造工程が少なくなる。ま
た、複数の感熱素子を形成するので、表面の温度分布を
正確に認識でき、発熱部の温度制御を行うことにより温
度むらをなくせる。

【００１０】請求項３の発明によると、基板に絶縁のた
めの被覆層を基板と異なった厚みに積層する。これによ
り、面状発熱体を屈曲したとき基板と被覆層のどちらか
薄い方が厚い方に沿うため、基板から被覆層が剥がれな
い。

【００１１】請求項４の発明によると、熱線を輻射する
輻射層を形成したり、あるいは植毛加工を施したり、さ
らに両方を施す。これにより、輻射層を形成すると、発
熱部から放射された熱線が輻射層を伝わり均等に放射さ
れる。また、植毛加工を施すと、フェルト等の繊維状の
絶縁物を貼り付けるよりも熱の輻射効率がよく、見た目
もよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の面状発熱体は、床暖房等
に使用されるものであり、図１の如く、可撓性を有する
絶縁性の基板１に電力を供給することにより発熱する発
熱部２と、該発熱部２をコントローラーに接続するため
の発熱部用第一，第二電極３ａ，３ｂと、温度を検出す
るための２個の感熱素子４，５と、該感熱素子４，５を
コントローラーに接続するための感熱素子用第三〜第五
電極６ａ〜６ｃとが皮膜形成されたものである。

【００１３】前記基板１は、材質をポリエステル、ポリ
イミド等の絶縁性樹脂とし、可撓性のある平板状に形成
されている。前記発熱部２は、基板１の一側面（以下、
表面と称す）の右側端側から左側端側にかけて左右対称
に波線状に形成されている。前記第一電極３ａは、発熱
部２の右端２ａから基板１の右側端に延びる帯状に形成
され、第二電極３ｂは、発熱部２の左端２ｂから第一電
極３ａと同様に形成されている。

【００１４】前記感熱素子４，５は、基板１の表面にお
いて左右対称な位置で発熱部２を避けた場所に配され、
Ｕ字状に形成されている。前記第三電極６ａは、感熱素
子４の一端４ａから基板１の左側端に延びる帯状に形成
されている。また、第四電極６ｂは、感熱素子５の一端
５ａから基板１の右側端に延びる帯状に形成されてい
る。そして、第五電極６ｃは、各感熱素子４，５の他端
４ｂ，５ｂを通り基板１の左右両側端に延びる帯状に形
成されている。

【００１５】そして、基板１の表面には、図２の如く、
熱線を輻射するセラミックスの皮膜である輻射層７が形
成されている。さらに、輻射層７の上には、基板１と同
材質で絶縁のため、および機械的衝撃による発熱部２お
よび各電極３ａ，３ｂ，６ａ〜６ｃ等の損傷を防止する
ための基板１より厚みの薄い被覆層８が積層されてい
る。また、被覆層８の上には、人体が接するような例え
ば電気カーペットのようなものに使用する場合に、発熱
部２に人体が直接接しないように、また見た目がよいよ
うに植毛加工層９が形成されている。なお、図中１０は
フェルトであり、基板１の裏面から熱が逃げないように
している。すなわち、熱はすべて上方向にのみ放射され
る。

【００１６】上記構成の面状発熱体の製造方法について
以下に説明する。まず、基板１の表面の必要な箇所に銅
箔等の良導体皮膜を貼り付け、必要な形状のパターンで
皮膜をマスクして薬剤により皮膜を腐食させるエッチン
グ処理を行い、必要部以外の良導体皮膜を取り除き、第
一，第二電極３ａ，３ｂと第三〜第五電極６ａ〜６ｃと
を形成する。

【００１７】次に、ニッケル、カーボン等を主成分とし
た導電性物質にポリイミド等のバインダーを加えた導電
性のインクを使用し、基板１の表面に発熱部２の形状を
加工した原版でシルクスクリーン印刷を行い発熱部２を
形成する。このとき、同時に感熱素子４，５を発熱部２
と同じ材料で同様にシルクスクリーン印刷により形成す
る。このとき、発熱部２と感熱素子４，５の端部はそれ
ぞれ所定の各電極３ａ，３ｂ，６ａ〜６ｃ上に形成され
ている。また、発熱部２と感熱素子４，５を同時に形成
することにより、製造における工程を少なくできる。

【００１８】次に、上記の如く皮膜の形成された基板１
の表面にアルミナ、炭化ケイ素、窒化アルミニウム等の
高熱伝導性セラミックスを化学蒸着法、スパッタリング
法、メッキ等の方法でコーティングして、輻射層７を形
成する。さらに、その輻射層７の表面に基板１と同じ絶
縁性樹脂を接着剤を使用して貼り合わせ、被覆層８を形
成する。そして、その被覆層８の表面に繊維状のナイロ
ン樹脂を接着剤等で固着して植毛加工を施し、植毛加工
層９を形成する。また、基板１の裏面に接着剤を使用し
てフェルト１０を貼り合わせる。なお、この場合フェル
トに限るものではなく、織布、不織布あるいは繊維状の
絶縁物等でもよい。そして、上記加工を完了すると、周
囲を溶着して仕上げる。

【００１９】ここで、上述した面状発熱体が電気カーペ
ットのような暖房機器に使用された場合、各電極３ａ，
３ｂ，６ａ〜６ｃは、端子を介して設定された温度に制
御するマイコンを有するコントローラーに接続される。
そして、コントローラーから第一，第二電極３ａ，３ｂ
に電流が流されると、発熱部２が発熱する。

【００２０】そして、熱は輻射層７に伝わり、これによ
り上方に向かって均一に放射される。その熱が被覆層８
を通過して植毛加工層９から外部に放出される。このと
き、感熱素子４，５は、ニッケル、カーボン等の成分に
よりＰＴＣ特性を持ち、発熱温度によりそれぞれ両端の
抵抗値が変化して感熱素子４，５を流れる電流値が変化
する。この変化をコントローラー側で検出し、設定され
た温度になるようにコントローラーが発熱部２に流す電
流を可変したり、あるいは通電をオンオフして発熱を制
御する。

【００２１】このように、導体皮膜により発熱部用第
一，第二電極３ａ，３ｂを形成しているので、発熱部２
が基板１の中央にあっても、発熱部用第一，第二電極３
ａ，３ｂを発熱部２の端部２ａ，２ｂから基板１の周縁
に延ばして形成することにより端子を周縁に取り付ける
ことができ、面状発熱体の曲げ特性を損なうことがな
い。したがって、発熱部２の端部２ａ，２ｂがどこにあ
っても、電極である皮膜を基板１の周縁と端部２ａ，２
ｂ間に形成するだけでよい。そのため、発熱部２の配置
が自由となり設計の自由度も向上する。なお、感熱素子
４，５についても同様の効果がある。

【００２２】また、発熱部２をシルクスクリーン印刷で
形成し、各電極３ａ，３ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃの導体皮
膜を基板１に貼り付けエッチング処理して形成している
ので、皮膜の形状の変更があったとき、シルクスクリー
ン印刷の原版およびエッチング処理時のマスクのパター
ンを変更するだけで済み、非常に簡単に発熱部の形状が
変更できる。

【００２３】さらに、感熱素子４，５は発熱部２と同材
質で同様の方法で形成されるので、同時に形成すること
が可能となり、製造工程が少なくて済み、製造コストを
下げることも可能となる。また、感熱素子４，５が複数
形成されているので、表面の温度分布を正確に認識する
ことができ、面状発熱体を均一に温度制御できる。特
に、発熱部２も複数形成して個別に制御すると、より均
一な発熱を達成できる。

【００２４】そして、被覆層８の厚みを基板１より薄く
することにより、被覆層８の方が基板１よりも曲がり易
く、フレキシブルとなる。そのため、屈曲した場合に薄
い被覆層８が厚い基板１に追従して曲がり、両者の接着
面の剥がれる可能性が低くなる。さらに、熱は薄い方か
らよく輻射されるので、被覆層８側に輻射され易く、発
熱面となる上方への輻射効率がよい。

【００２５】また、セラミックスの輻射層７を形成する
ことにより、線状の発熱部２から放射される熱線が輻射
層７で均一に放射され、面状発熱体の温度分布が全面均
一になる。

【００２６】そして、植毛加工を施し植毛加工層９を形
成しているので、従来のようにフェルト等の繊維状の絶
縁物を貼り合わせるよりも熱の輻射効率がよくなり、見
た目もよくなる。また、基板１の裏面にフェルト１０を
貼っているので熱が下方に逃げることもなく、上方向の
みに熱を放射するので、熱輻射効率がよくなる。

【００２７】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。例え
ば、面状発熱体の両面に発熱面が必要な場合は前記実施
形態と同様の加工を基板１の裏面にも施せばよい。ま
た、被覆層８と基板１の厚みを本実施形態とは逆に基板
１の方を薄くしてもよい。さらに、被覆層８や植毛加工
層９を基板１を覆うように両面に配してもよい。そし
て、輻射層７を被覆層８の表面に配してもよく、また基
板１の裏面に配してもよい。また、基板１への輻射層
７、被覆層８、植毛加工層９の形成は使用状況に応じて
適宜省略してもよい。さらに、輻射層７を熱伝導のよい
金属、例えばアルミニウム等でもよい。この場合、発熱
部２と輻射層７の間に絶縁のために絶縁層を形成してお
く。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、請求項１
の発明によると、発熱部が基板の中央にあっても、電極
を発熱部の端部から基板の周縁に延ばして形成すること
で、端子を周縁に取り付けることができ、面状発熱体の
曲げ特性を損なうことがない。また、曲げ特性を確保す
るために、発熱部の端部を不必要なところにまで延ばし
て基板の周縁まで配さなくてもよくなる。そのため、発
熱部の配置が自由となり設計の自由度も向上する。

【００２９】請求項２の発明によると、感熱素子と発熱
部とが同材質であるので、同時に形成すること可能とな
り、製造工程が少なくて済み、製造コストを下げること
が可能となる。また、感熱素子が複数あるので、面状発
熱体の面積を広く要求される場合でも、複数個の感熱素
子を均等に配列すれば全体を均一に温度制御できる。

【００３０】請求項３の発明によると、絶縁のための被
覆層を基板と異なった厚みにしているので、屈曲した場
合に薄いものが厚いものに沿って曲がり、両者の接着面
が剥がれる可能性が低くなる。そのため、絶縁性を確保
でき、発熱部等の保護もできる。

【００３１】請求項４の発明によると、熱線を輻射する
輻射層を形成することにより、発熱部から放射される熱
線が均等に放射され、面状発熱体の温度分布が全面均一
になる。また、植毛加工を施すと、従来のようにフェル
ト等の繊維状の絶縁物を貼り合わせるよりも熱の輻射効
率がよくなり、見た目もよい。さらに、両者を組み合わ
せると両方の相乗効果が得られる。

【００３２】請求項５の発明によると、発熱部をシルク
スクリーン印刷で形成し、電極用導体皮膜を基板に貼り
付けエッチング処理して形成しているので、形状の変更
があったとき、シルクスクリーン印刷の原版およびエッ
チング処理時にマスクのパターンを変更するだけで済
み、非常に簡単に形状が変更できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面状発熱体の基板の平面図

【図２】面状発熱体の断面図

【図３】従来の面状発熱体の平面図

【符号の説明】

１基板２発熱部３ａ第一電極３ｂ第二電極４，５感熱素子６ａ第三電極６ｂ第四電極６ｃ第五電極７輻射層８被覆層９植毛加工層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可撓性のある基板に、導電性物質を付着
させた発熱部と、該発熱部の電極用導体皮膜とが形成さ
れたことを特徴とする面状発熱体。
【請求項２】基板に温度を検知するための複数の感熱
素子が発熱部と同材質で形成されたことを特徴とする請
求項１記載の面状発熱体。
【請求項３】基板に絶縁のための被覆層が前記基板と
異なった厚みに積層されたことを特徴とする請求項１ま
たは２記載の面状発熱体。
【請求項４】熱線を輻射する輻射層の形成および植毛
加工のうち少なくともどちらか一方がなされたことを特
徴とする請求項３記載の面状発熱体。
【請求項５】発熱部は、導電性物質の含有されたイン
クを使用したシルクスクリーン印刷により形成され、電
極用導体皮膜は、基板に貼付した導体をエッチング処理
して形成されたことを特徴とする請求項１記載の面状発
熱体。