JPS5857284A - 面状発熱積層体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、面状発熱積層体に関し、更に詳細には自己温
度制御機能を有しかつ温度分布の均一が高い面状発熱積
層体に係わる。

従来の面状発熱体は発熱面全体から発熱するので１本質
的に発熱−の中央部付近は周辺ｍＫ比較して熱放散の点
から温度が高くなる傾向があり、　＃ＩＬｔ分布が不均
一きなる欠点があったＯ一方、正の抵抗ｉ！［＊＆Ｋを
有する面状発熱体は。

通電されると温度上昇に伴って消費電力が滅、少すると
いう固有の性質があり、温度上昇が自動的に抑制される
という自己温度制御機能を有する利点がある。

ところがこの正の抵抗温度係数をもった面状発熱体にお
いては、これ１こ通電すると温度の高くなる中央部付近
は温度上昇に伴う抵抗増加から益々負荷が加わり、ａ度
分布は中央部付近がさらにピーク状に高くなり、従来の
面状発熱体の欠点を解消しえなかった。この温度分布の
不均一さは、電極間距離が長くなる程、又印荷する電圧
を大きくシ、正の抵抗温度係数を有する面状発熱体の電
圧−電１１１４１性が負性抵抗を示す（電圧を上げると
電流が減少する）ようになる―作電圧領域では尭熱面の
中央部付近に特に顕著なピークがみられる。また１発熱
函に熱放散を妨げる物体が部分的に接触した場合には、
その御所付近のみ温度が上昇する結果１局部的に抵抗値
の着しいむらを生じ、その結果１発熱面の温度分布が不
均一となる。従来の正の抵抗温度係数を有する面状発熱
体のこれらの欠点から。

実用上、これらの面状発熱体は発熱面積を極（小さくす
るか、またはこの面状発熱体に付属品としてサーモスタ
ット等をとり付け、その作動により発熱面の温度を比較
的に低温に保持して使用する等の方法が採用されており
、正の抵抗温度係数を有する面状発熱体としての本来の
利点を十分に発揮しえず実用に供し得なかった。

本発明はかかる従来のこの種の面状発熱体の欠点を解消
すべく検討した結果、正の抵抗温度係数を有する面発熱
体を発熱素子として使用し。

特定の構造を有する積層体とすることにより自己温度制
御機能を有し、しかも温度分布の均一性が高い面状発熱
体が得られるとの新知見を得。

この新知見に基づき本発明に刺違した。

すなわち１本発明は、正の抵抗温度係数を有する面状発
熱体重こ電極を付して発熱素子とし。

その少くとも片面に電気ｓＪ＃物層を介して熱拡散素材
を積層して一体構造とされ、必要に応じてさらに÷如上
電気絶縁物て被覆され、−己温度制御機能を有すること
を特徴とする面状発熱積層体である。

本発明の正の抵抗温度係数を有−する面状発熱体はそれ
自体公知の製法で製造される。すなわち一般にカーボン
ブラック、グラフフィト、金属粉もしくは金属化合物の
微粉末等の導電性微粉体を、各種合成樹脂、もしくはイ
ム等に一定量配合し、これらを練合等の手段により導電
性微粉体を均一に分散せしめた導電性組成物としこれを
さらにシート状に成形加工すること番こよって、また前
記のようにして得られた導電性組成物を布１紙もしくは
不織布等の基材に塗布し熱処理することによっても得ら
れ、また前記の導電性組成物をたとえばセラミック板お
よびマイカ板などの電気絶縁性基板に印刷し熱処理する
ことによっても得られる。

また、導電性組成物として前記の導電性組成物のほかに
、カーボンブラックとビニル糸上ツマ−とのグラフト共
重合反Ａ乙によって得られるいわゆるカーボンブランク
グラフトポリマー（以下、ＣＧと紀ず）を使用すること
もでき、このＣＧを使用することにより品質の安定した
面状発熱体を得ることができるので好ましいＯこれらの
面状発熱体に銀墓科などめ一布、金属溶射もしくは金ｌ
ｌＩ４箔の縫膚等の手段により二本以上の帯状の平行電
極をｋＭｉせしめて発熱素子とする。

電気絶縁層で使用さｎる電気絶縁物は、向状発熱柚触体
の常用―皺に十分耐え、姑熱幽の熱を十分に熱拡散木材
に伝導すると共に発熱鈎と熱拡散素材との電気絶−を来
たすものであればシリコンＩＰ＃脂などが＊に奸才りい
Ωこの電気絶縁物層の辱さは、材質によって入り、−歓
に決足しえないが、ピンホールの生成などがない限り薄
いほど好ましいが、笑声上１−以下とし、奸才しくは１
０１１〜０．５鰭４！！皺とされる。

熱拡散素材としては銅板およびアルミニウム板岬の熱伝
導率の大合い素材が好ましく、その厚みは蟲該画状発熱
体の本質的に有する温度ピークを均一化するに十分なも
のでな轢れはならない、熱拡散素材の熱伝導率（λ）と
厚さくδ）との積値（λＪ）は大会い程、温度分布を均
一化するに有効てあり、実用上ｏ、ｏｏｓｗ、メ℃以上
。

好ましくは０　、Ｇ　Ｏ５Ｗ／’Ｃ以上とされる。その
上限は成形加工の―Ｊ＆および経済性の点を勘案して適
宜選定される。

この外側の片面または両面をさらに前記の電気絶縁物で
被覆することもてきる、 尭熱嵩子、電気絶縁層、熱拡散素材およびこれらの最外
側を被覆する電気絶縁物の一体化は。

これらを重ねて常法による加熱加圧成形によって行なわ
れる。

本発明の面状発熱体積層体を図面で例示する。

第１ａｉｌｌは、正の抵抗温度係数を有する面状発熱体
１の両側端縁にそれぞれ電極２，２を設すた発ＩＩｋ素
子の片面に電気絶縁物層３を介して熱拡散素材４を積層
し、加熱加圧して一体構造とした面状発熱積層体の基本
構造を示す斜視図である。なお、電極２．２は接点７．
７ｊ（！Ｉ続されたコード６．６によってそれぞれ電源
８に接続されている。

また第２図は、第１図の面状発熱積層体の表面（電極が
設けられている面）がさらに電気絶縁物すで被覆された
面状発熱積層体の平面図であり、第３図は第２図の面状
発熱積層体のＡ−Ａ断面図である。

第４図は、第１図の面状発熱積層体の裏函（電極が設け
られている面の反対側の面）がさらに電気絶縁物５で被
覆された面状発熱積層体の平面図であり、第５図は第４
図の面状発熱積層体のＢ−Ｂ断面図である。

第６図は第１図の面状発熱積層体の両面がさらに電気絶
縁物５．５で被覆された面状発熱積層体の平面図であり
、第７図は第６図の面状発熱積層体のＣ−Ｃ断面図であ
る。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

実施例　１ カーボンブラック　５０重量部、アクリル酸系モノマー
　５０重量部をメチルセロソルブ中で９５℃、５時間ラ
ジカル共重合を行ない、グラフトカーボンポリマー組成
物を得た。この組成物にエポキシ樹脂を架橋剤として１
０％添加して導電性組成物塗液とした。ガラスクロス（
Ｊみ０−１０）をこの塗液に含浸し乾燥した後。

１８０℃で２時間熱処理して面積固有抵抗値（１８００
オ一ムスクエアζΩ口）（２０℃）の面状尭熱体原反を
得た。この原反は正の抵抗温度係数を有していた（０．
５〜２％／℃：温度この発熱素子ムの片面に厚さ０．１
６ｆｉの工の異なるアルミシートをそれぞれ１枚を熱拡
散素材として載せ、温度１６０℃、圧力１０隔億。

時間３０分加熱加圧し成形し一体構造とした。

厚さ３０μのアルミフォイルを積層したものを面状発熱
積層体Ｂとし、厚さ０．５閣のアルミニウム板を積層し
たものを面状発熱積層体Ｃとした。

発熱素子人ならびに面状発熱積層体Ｂおよび同Ｃのそれ
ぞれに電圧を印荷し発熱面の中央部の温度を１５０℃に
した時の発熱部周辺との温度差（ｄｅｇ）は表１の如（
であった。

この結果からは厚さ０．５關のアルミ板で十分に効果を
果しているが、厚さ５０μのアルミフォイルでも温度分
布の不均一さは改善され使用に堪えることが判る。

また１表１の結果は周囲温度が２０℃における値である
が１周囲温度を変えた場合の発熱面の中央部の温度の変
化値（ｄｅｇ　）および消費電力の変化はそれぞれ表２
および表３のようになる。

発熱面の温度の周囲温度による彩管は％ｋｓ＠温度が低
温になった場合に変化値が少くなる方向で改善され、又
０周囲温度屹よる消費電力の変化の傾向からみても、自
己温度制御特性を十分化有しており（周囲温度が低い程
消費電力が増加している）、シかも発熱面の温度分布の
不均一さが着しく改善された利点から、工業用品電 および家費用品などに好適に使用される。

実施例１での面状発熱積層体は表裏両画ｔたは片面を電
気絶縁物でさらに被覆加工してないが１表裏両面または
片面を被覆加工しても発熱面の表両温度が僅かに（数℃
程度）変化するのみで、特性上の傾向は実施例１と殆ん
ど差はない。

このよう番こ正の抵抗温度係数を有する面状の発熱素子
の少くとも片画区電気絶縁物層委介して熱伝導率（λ）
が大きく厚み（ａ）をもった熱拡散素材を積層して一体
構造に成形せしめ。

かつ、この積値（δ・λ）が十分に大きい熱拡散素材を
選択使用することにより、正の抵抗温度係数を有する従
来の自己温度制御＆ＩＩ型面状発熱体に通常みられる発
熱面の中央部付近がピーク状に温度が高くなる発熱温度
むらを解消して温発熱面の温度分布の均一性を高めるこ
とにより。

通常は低下乃至は消失するとされている自己温度制御機
能は何ら失われずまたは低下せず１周囲温度の変化に対
しても発熱面の平衡温度の変化は少く、蓚今（周囲温度
が低置になった場合でおり、この点からも単に正の抵抗
温度特性を有する従来の自己制御型１１０熱体よりも有
利である。

又１以上の構造の本件発明の面状発熱体の表裏の何れか
一面を或は表裏両面を第２〜７図のように電気絶縁物で
一体成形して被覆加工を施しても木質的な性質は何ら損
われず１発”熱面の温度分布が均一で１周囲温度の炭化
に対して発熱側の平衡温度の変化の少い、安定な自己温
度制御鑞の面状発熱積層体が得られ、電気絶縁被覆加工
がなされているために使用上における取扱いが一層簡単
であり、安全性にさらに優れているので好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１１は本発明の面状発熱積層体の基本構造物で被覆加
工したもの、第４図は裏面のみを電気絶縁物で被覆加工
したもの、また第６図は表裏両面を電気絶縁物で被覆加
工したものである。 （符号の説明） １：面状発熱体、２：電極、３：電気絶縁物層。 ４：熱拡散素材、６：電気絶紛物、６：コート。 ７：接点、８：電源 孔２図 特許庁長官　島１）妻構　殿 ｔ　事件の表示 昭和５６年　特許願　第１５４４２０号２、発明の名称 面状発熱積層体 五　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　　東京都港区西新橋１丁目１番３号名称　　日本
バイオニクス株式会社 代表者　　須　原　逸　部 住所　　東京都港区西新橋１丁１１１番３号名称　菱有
工業株式会社 代表者　　村　１）正　義 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の欄お
よび図面の簡単な説明の欄 ６　補正の自答 ■　特許請求の範囲　　別紙のとおり補正する〇冒　明
細書をつぎのとおり補正する。 （１）第３頁第１８行　「電気絶縁物層」を抹消し、「
熱硬化性樹脂層」を挿入する。 （２）第５ｊ［ｆｊ／ｃ２０行　「電気絶縁物」を抹消
し、「熱硬化性樹脂」を挿入する。 （３）第５頁第８行乃至同第１４行　「電気絶縁層・０
．・・・特に好ましい。」を抹消し、「熱硬化面と熱拡
散素材との電気絶縁を果たすものであればよく、％に制
限はないが、実用上通常はエポキシ樹脂およびシリコン
樹脂などが使用される０ガラス布およびガラス不織布の
ような無機質繊維製の基布にこわらの熱硬化性樹脂な含
浸、付着させたシートを使用することが好ましい。」を
挿入する。 （４）　　第５頁第１５行　「電気絶縁物層」を抹消し
、「熱硬化性樹脂層」を挿入する。 （５）第６頁第１０〜１１行　［電気絶縁物Ｊを抹消し
、「ような熱硬化性樹脂」を挿入する。 （６）第６頁第１２行　「電気絶縁層」を抹消し、「熱
硬化性樹脂層」を挿入する。 （７）第６頁第１５行　「電気絶縁物」を抹消し、「熱
硬化性樹脂」を挿入する。 １８１　　第６頁第１９行　「電気絶縁物層」を抹消し
、「熱硬化性樹脂層」を挿入する。 （９）第７頁第６〜７行　「電気絶縁物」を抹消し、「
熱硬化性樹脂」を挿入する〇 （ＩＩ　　第７頁第１２行　「電気絶縁物」を抹消し、
「熱硬化性樹脂」を挿入する。 ａυ　第７頁第１６行　「電気絶縁物」を抹消し、「熱
硬化性樹脂」を挿入するＯ ａり　　第８頁第１９行　「電気絶縁物層」を抹消し、
「熱硬化性樹脂層」を挿入する。 ０１　　第１５ｊｉｆ第１〜２行　「電気絶縁物層」を
抹消し、「熱硬化性樹脂層」を挿入する。 Ｑ４　　第１３頁第１２行　「電気絶縁物」を抹消し、
「熱硬化性樹脂」を挿入する。 Ｑ９　　第１３頁第１８行　「電気絶縁物層」を抹消し
、「熱硬化性樹脂層」を挿入する。 αＱ　第１４貞第１９行　「電気絶縁物」を抹消し「熱
硬化性樹脂」を挿入する。 Ｏ乃　　第１５頁第３行　「電気絶縁」と「被」との間
Ｋ［性のある熱硬化性樹脂で」を挿入する０ ｔｔＳ　　第１５負第１２〜１３行　「電気絶縁物」を
抹消し、「熱硬化性樹脂」を挿入する。 ＋ＩＩ　　鯖１５頁第１３〜１４行　「電気絶縁物」を
抹消し、「熱硬化性樹脂」を挿入する。 （２）第１５頁第１５行　「電気絶縁物」を抹消し、「
熱硬化性樹脂」を挿入する〇 ＋２１１＠１５頁絶１７行　「電気絶縁物層」を抹消し
、「熱硬化性樹脂層Ｊを挿入する。 −第１５頁第１８行　ｒ＊電気絶縁物を抹消し、「熱硬
化性樹脂」を挿入する。 別紙 訂正特許請求の範囲 正の抵抗温度係数を有する面状発熱体Ｋｔ＆を付して発
熱素子とし、その少なくとも片面に熱硬（ｔｑｌｌ−１
１１−を介して熱拡散素材を積層して一体構造とされ、
必要に応じてさらに熱硬化性樹脂で被覆され、自己温度
制御機能を有することを特徴とする面状発熱積層体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 正の抵抗温度係数を有する關状発熱体ＫｗＥ極を付して
   ｉｍ本子とし、その少くともバーに電気絶縁物層を介し
   て熱拡散素材を徊鳩して一体構造とされ、必資に応じて
   さらに電気Ｉｅ緑物で横機され、自己−に制御機能を有
   すること￥ｒ特歓とする面状宛熱核層体