JPS61114487A - 面状発熱素子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、導電性インキあるいは金属箔で形成された発
熱部をもつ面状発熱素子に係り、さらに詳細には楕円状
の発熱部分を有するもので、任意の発熱量のものを作る
ことが出来、万一回路の一部が切断されても発熱を継続
しうる面状発熱素子に関する。

〔従来の技術〕

従来、楕円状の面状発熱素子としては、一本の回路を蛇
行させまたは樹枝状に折り曲げて配置したものが知られ
ているが、これらのものでは回路の一部が切断すると面
状発熱素子が全く発熱しなくなるという欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は楕円状の発熱部分を有し、発熱回路の一部が切
断されても発熱を継続しうる面状発熱体を提供せんとす
るものである。

本発明の面状発熱素子は、複数の発熱回路を楕円状に配
置した面状発熱素子であって、たとえば、防曇鏡加熱用
ヒーターなどとして好適な面状発熱素子に係わる。

〔問題点を解決するための手段、作用〕本発明者らは、
発熱部分が楕円状になる様に特異な形状の発熱回路が配
置された面状発熱体素子について鋭意研讃な重ねた結果
、本発明の面状発熱素子を完成するに至った。

すなわち、本発明は、基板表面に、全体としてＳ字状ま
たは逆Ｓ字状の複数の発熱回路と該発熱回路端をつなぐ
直線状の２本の電極とが配設され、該発熱回路は実質的
な楕円円弧に相当しかつ互に逆向きの２つの曲線部と該
曲線部同士の間に介在する直線部とから成るＳ字状また
は逆Ｓ字状であり、該発熱回路の曲線部に相当する複数
の楕円の中心は互に共通であり、発熱回路の複数の直線
部は互に実質的に平行であり、かつ、２本の電極同士の
間に該電極と平行に配設されており、２本の電極は発熱
回路の曲線部に相当する楕円の中心に対して互に点対称
に配設されたことを特徴とする面状発熱素子である。

本発明での基板は、通常の面状発熱素子におけると同様
であって、電気絶縁性が大きく耐熱性があればよく、特
に制限されない。たとえば、マイカ板、石綿板およびセ
ラミック板のような無機系基板、たとえばポリエステル
およびポリイミドなどの合成樹脂のシート（シートには
フィルムも包含される。以下同様）ならびに紙やガラス
繊維クロスなどにフェノール樹脂またはエポキシ樹脂の
ような樹脂を含浸させた樹脂系基板などがそれぞれ使用
される。また、基板の厚さにも特に制限はないが、通常
の市販品を使用しうる。

本発明の面状発熱素子の発熱回路はその外周形状が楕円
状であり、各発熱回路は全体としてＳ字状または逆Ｓ字
状であり、楕円円弧に相当する互に逆向きの２つの曲線
部と、これらの曲線部同士の間に介在し、かつ互に逆向
きの２つの曲線部を連絡する直線部とから成っている。

発熱回路の幅には特に制限はなく、所望の発熱量、回路
の材質などによって異るが、通常は０゜１ｍ以上、好ま
しくは０．１〜５ｍ、特に好ましくは１〜３１３にとさ
れる。また、発熱回路の曲線部および直線部のそれぞれ
における幅ならびに各発熱回路の幅はそれぞれ互に等し
くてもよく、また、互に異ってもよい。また、発熱回路
同士の間隔には特に制限はないが、所望の発生熱量およ
び発熱回路の幅などによって一概に特定しえないが、通
常は０．２〜５ｎ程度、好ましくは０．５〜５ｆｌ程度
とされる。なお、発熱かはｙ均一な面状発熱イ選子を得
るためには、面状発熱素子の外周から中心に向ってこの
間隔は逐次大きくされるのが一般である。なお、この間
隔を互に等しくすることもできる。

発熱回路の曲線部は実質的に楕円円弧とされる。この楕
円の形状などはその用途などによって異り一概に特定し
えないが、たとえば、防曇鏡層の面状発熱素子では、短
径／長径比は１／４〜１／１程度とされ、好ましくは１
／２〜９／１０程度とされる。

また、この発熱回路の曲線部は実質的な楕円面のほかに
、幾何学的に一般に認知されている描法で得られた楕円
に近似した形状（以下　近似楕円　と記す）も含まれる
（以下、正確な楕円および近似楕円の両者を一括して楕
円と記すこともある）。近似楕円の描法としては、たと
えば２組以上の６弧を連接させる方法（たとえば磯田浩
著「製図基本」■養賢堂発行）などがある。この近似楕
円の描法では、ｒｆ１１円の長径／短径比が大きくなる
に従って円弧の組数な多くしなければならない。

発熱回路の曲線部に相当する複数の楕円は、その中心は
互に共通とされており、互に相似であってもよく、また
長径上および短径上における差が互に等しい楕円であっ
てもよい。前者では複数の楕６の短径／長径比は互に実
質的に等しい。また、後者では成る楕円の長径および短
径をそれぞれ！およびＳとすればその内側の楕円の長径
および短径はそれぞれ（［−ｄ）および（Ｓ−ｄ　）と
される。実用上、後者が好ましい。後者の場合には前記
の２組以上の円弧を連接させる近似楕円の描法を採用す
ることが好ましい。

最外側の曲線部発熱回路（発熱回路の曲線部と同義。以
下同様）と、これとは逆向きの最内側の曲線部発熱回路
とが直線部発熱回路（発熱回路の直線部と同義。以下同
様）によって接続され、全体としてＳ字状または逆Ｓ字
状の発熱回路が形成される。最外側より一つ内側の曲線
部発熱回路と、これとは逆向きの最内側より一つ外側の
曲線部発熱回路とが直線部発熱回路によって接続され全
体としてＳ字状または逆Ｓ字状の発熱回路が形成される
。複数のＳ字状または逆Ｓ字状の発熱回路が同様にして
順次形成され、発熱回路全体としての形状は楕円状とな
る。

互に逆向きの２つの曲線部発熱回路の間に介在せしめら
れ、これらの２つの発熱回路を結ぶ直線部発熱回路は、
一方向の曲線部発熱回路と同数であり、互に平行であり
、電極とも平行であり、かつ２本の電極同士の間に位置
せしめられる。この様にして形成された発熱回路の長さ
は最も好ましくは互にはｙ等しくされる。異る場合であ
っても最長のものに対して最短のものの差は最長の発熱
回路全長の一１０９６以下、好ましくは一５９６以下と
される。

これらの発熱回路の両端には、これらの発熱回路端をつ
なぐ直線状の電極がそれぞれ配設される。２本の電極は
発熱回路に相当する楕円の中心に対して互に点対称とさ
れる。電極と楕円発熱回路の長さ、さらには発熱回路直
線部の幅および数などにより異り、適宜選択される。

発熱回路は、カーボンブラックおよびグラファイト粉な
どのようなカーボン系の物質を導電材料として用いた導
電性インキで基板表面に直接印刷するか、もしくは、シ
ート表面に前記の導電性インキで印刷された発熱回路を
切り抜いて接着などにより基板表面に固着して形成され
るか、またはたとえばステンレス箔およびニクロム箔の
ような金属箔を固着して形成される。

また、電極は、基板の表面にたとえば銅箔や銀箔などの
金属箔を貼着したり、たとえば銅ペーストや銀ペースト
のような金属ペーストなどを印刷するなどにより形成さ
れる。

電極および発熱回路を形成するための印刷手段としては
通常はスクリーン印刷が採用される。

このようにして得られた面状発熱イ選子は少なくとも回
路価の表面が常法により電気絶縁材な材質のシートが使
用されるが、この電気絶縁材はたとえばポリオレフィン
、ポリアミドおよび酢酸ビニル−エチレン共重合体のよ
うなホットメルト接着剤を使用して熱プレス成型あるい
はラミネーターを使用して面状発熱ヰ素子に接着される
。電極にはたとえば半田などによって導線が固着されて
使用に供される。導線を固着する箇所には特に制限はな
いが、中心部に近いほうが好ましい。導線固着部分は、
好ましくはその周囲に塩素化ポリエチレンの様な合成樹
脂製のキャップが高周波ウェルダーなどで固着され、そ
の中にポツティング用シリコーン樹脂あるいはエポキシ
樹脂のようなポツティング用樹脂を充填し硬化させてモ
ールドすることもできる。

本発明を図面によって具体的に説明する。すなわち第１
囚および第２図は、本発明における発熱回路のパターン
の原理を示すための面状発熱素子の平面図を示す。たｇ
し両図面はいずれも発熱回路のパターンの原理を示すた
めのものであるから、発熱回路の数およびその幅ならび
に発熱回路同士の間隔などは実物と必ずしも一致しない
。第１図および第２図において、基板１０表面に、外周
形状が楕円状であり、全体としてＳ字状の複数の発熱回
路？、・・・、！が配設されている。発熱回路ヱは実質
的な楕円の円弧に相当しかつ互に逆向きの２つの曲線部
２ａおよび２ｂと、これらの２つの曲線部２ａと２ｂと
の間に直線部２ｃが介在せしめられており、曲線部２ａ
と２ｂとを結んでいる。これらの複数の曲線部に相当す
る複数の楕円はその中心が互に共通とされている。また
、これらの複数の曲線部は外側から順次２ａ−１，２ａ
−２，２ａ−３，２ａ−４および２ａ−５ならびｒ−２
ｂ一１．２−ａ−−２，２ｂ−３，２ｂ−４および２ｂ
−ｓとされる。最外側の曲線部２ａ−１とこれとは逆向
きの最外側の曲線部２ｂ−１とは同一の楕円円周上にあ
る。他の曲線部も同様である。また、最外側の曲線部２
ａ−１と、これとは逆向きの最内側の曲線部２ｂ−５と
は直線部２Ｃによって互に連絡せしめられる。外側から
２番目の曲線部２ａ−２と、これとは逆向きの内側から
２番目の曲線部２ｂ−４とはこれまた、　直線部２ｃに
よって互に連絡せしめられる。他の曲線部も同様にして
逐次連絡せしめられてそれぞれの発熱回路を構成する。

なお、直線部２Ｃ１・・・、２ｃは互に実質的に平行で
ある。これらの発熱回路！、・・・、ユの両端には発熱
回路端をつなぐ直線状の２本の電極６，６がそれぞれ配
設されている。なお、電極３．６はそれぞれ長径に対し
て垂直とされている。また、電゛極６，３同士の間隙に
電極３．６と実質的に平行に発熱回路の直線部２ｃ、・
・＋、　２ｃ’・が配設されている。なお、第１図で示
されるＲ１熱回路にあっては複数の楕円は互に相似とさ
れ、また、ｇ２図で示される発熱回路にあっては２つの
楕円同士の間隔は長径上および短径上において互に等し
く（ｄ）されている。

第３図は近似楕円の描き方の一例として、２組の円弧を
連接させる描法な示す。第３図Ｃ７１１＜いて超および
ＣＤはそれぞれ描こうとする近似楕円の長径および短径
であり、０は描こうとすＡＦ′ＡＤ−（ＡＯ−ＯＤ）、
ＢＧ＝ＢＣ−（ＢＯ−Ｃｏ　）およびＢＨ＝ＢＤ−（Ｂ
Ｏ−Ｄｏ）　を取り、ＡＥｌＡＦ、ＢＧｋ！びＢＨのそ
れぞれの垂直２等分線を引ぎ、これらの垂直２等分線の
交点をそれぞれ０１．０２．０３および０４とする。０
１Ａ　を半径とし０１　を中心とした門を描きその円弧
なＫＡＩ（Ｋおよび■はこの円と前記の垂直２等分線と
の交点）と円弧をＩＤＬとする。同様にして０４Ｃを半
径る。これらの２紅の円弧が連接して近似楕円周が形成
される。

〔実施例〕

本発明を実施例および参考例によってさらに具体的に説
明する。

実施例１ ３２αＸ４２（ｍの長方形のポリエステルシート（厚さ
１８８μｍ）の基板の表面ｔこつぎのような発熱回路を
導電性印刷インキでスクリーン印刷で印刷した。

発熱回路の数　　　　　　　　　　　８１本曲線部 最外側の発熱回路に相当する ゛楕円の長径　　　　　　　　　　　２０ｃＩＬ最外側
の発熱回路に相当する 楕円の短径　　　　　　　　　　　ｉ　５（１ｍ曲線部
の幅　　　　　　　　　　　　１１１１曲線部発熱回路
同士の長径上 および短径上の間隔　　　　　　０．５１ｕＩ１曲線部
に相当する楕円の描法 汰 直線部 曲線部発熱回路に相当する楕円の長径に垂直 直線部の幅　　　　　　　　　　　　１ｎ直線部発熱回
路同士の間隔　　０．５８ｍこのようにして得られた発
熱回路は、最長のものおよび最短のものそれぞれ７６Ｃ
ｒｌＬおよび７２に’Ｉ１１であった。

発熱回路の楕円の中心から６．４ｃｍの位置にこの楕円
の長径に対して垂直に、かつ、各発熱回路の両端をそれ
ぞれつないで基板の表面に銀ペーストをスクリーン印刷
で直線状に印刷したのち、硬化させて電極を設けた。

このよう？こして得られた面状発熱素子の発熱回路側の
面にポリエステルシートをポリオレフィン系ホットメル
ト接着剤を使用しラミネーターによって接着し、電極に
は導線を半田で固着して面状発熱体とした。

参考例１ 実施例１で得られた面状発熱体を、５０（ｍＸ５４ｃｍ
の鏡（厚さ５尻冨）の裏面ｔこ発熱回路側の面を接して
接着し防曇鏡とした。面状発熱体に３５Ｗの電圧を印加
し３３℃の雰囲気中に放置し、鏡の表面が恒温に達した
際の鏡表面の温度分布を第４図に示す。

なお、この温度分布は温度上昇値（鏡の表面温度−室温
）の等導線で示される（第５図においても同様）。

実施例２ 曲線部発熱回路に相当する複数の楕円を互ｒこ相似とし
、その描法な所謂「正確な楕円の描法」とした以外は実
施例１と同様な面状発熱体な得た。なお、複邸戸円同士
の長径上における間隔は１．５認とした。

参考例２ 実施例２での面状発熱体を使用し、参考例１と同様にし
て得られた防曇鏡を参考例１と同様にして加熱した鏡表
面の温度分布を第５図に示す。

〔発明の効果〕

本発明の面状発熱素子は、発熱面積の形状を楕円状なら
しめ、かつ、発熱回路の一部が切断されても面状発熱素
子が全く発熱しないということはなく依然として発熱は
継続される。

本発明の面状発熱素子金製、たとえば浴室および洗面所
などで使用しても結露を生じない防曇鏡に好適に使用さ
れるほか、たとえば座布団、足温用マットおよび保温着
などの種々の加熱具、保温具の熱源として好適に使用さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の面状発熱素子の
発熱回路の原理を示すための面状発熱素子の平面図、第
６図は近似楕円の描法を説明するための図面であり、第
４図および第５図はそれぞれ本発明の面状発熱素子を使
用した防２ａ−１・・・・・・２ａ−５ならびに２ｂ−
１・・・・・・２特許出願人　　三菱瓦斯化学株式会社 代表者長野和吉 代理人　　小　　堀　　貞　　文 地５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板表面に、全体としてＳ字状または逆Ｓ字状の複数の
   発熱回路と該発熱回路端をつなぐ直線状の２本の電極と
   が配設され、該発熱回路は実質的な楕円円弧に相当しか
   つ互に逆向きの２つの曲線部と該曲線部同士の間に介在
   する直線部とから成るＳ字状または逆Ｓ字状であり、該
   発熱回路の曲線部に相当する複数の楕円の中心は互に共
   通であり、発熱回路の複数の直線部は互に実質的に平行
   であり、かつ、２本の電極同士の間に該電極と平行に配
   設されており、２本の電極は発熱回路の曲線部に相当す
   る楕円の中心に対して互に点対称に配設されたことを特
   徴とする面状発熱素子