TWI844000B - 發熱體、加熱器、加熱器模組及發熱體的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之構成帶狀的加熱線的發熱體(46)中，加熱線係以使金屬短纖維彼此在至少一部分結著的方式構成。沿著與發熱體(46)的長邊方向正交的第二方向而測量到的發熱體(46)的電阻率相對於沿著發熱體(46)的長邊方向亦即第一方向而測量到的發熱體(46)的電阻率之比率的大小為0.9至1.1之範圍內的大小，在發熱體(46)的表面當中沿著第一方向而測量到的發熱體(46)的電阻率相對於沿著第三方向而測量到的發熱體(46)的電阻率之比率的大小為0.8以下或1.2以上，該第三方向係相對於第一方向形成45°的角度。
Description
本發明是關於一種沿著平面延伸之構成帶狀的加熱線的發熱體、加熱器、加熱器模組及發熱體的製造方法。
過去以來已知有各種的片(sheet)狀加熱器。例如，在日本專利公開公報的特開2015-122180號公報(JP2015-122180A)揭示了一種可撓性加熱器，其為包含由金屬纖維等耐熱、熱傳導性良好的纖維構成且具備可撓性的高傳熱片、以及配置成相對於高傳熱片的一面接近或接觸的狀態的加熱線，並且使高傳熱片的另一面朝向加熱對象物來使用者。根據這種加熱器，可穩定地加熱至幅度非常大之溫度區域內的既定溫度，且可防止因為加熱線之過升溫所導致的熔融或斷線，可適當使用於成形用模具或擠出機的加熱。
上述習知的加熱器是由包含金屬纖維等的高傳熱片所構成，但是在藉由濕式抄造機製造這種高傳熱片的情況，高傳熱片中所含的金屬纖維的長邊方向通常就是輸送帶的搬送方向(抄造方向)，因而金屬纖維會產生定向性。在該情況，由於在高傳熱片會發生導電不均，因此產生了電流流動於該高傳熱片時會因為片的部分而導致發熱變得不均一的問題。
本發明是考慮到這些點而完成的，其目的在於提供一種可防止發熱變得不均一的發熱體、加熱器、加熱器模組及發熱體的製造方法。
本發明的發熱體係構成帶狀的加熱線的發熱體，其中，
前述加熱線係以使金屬短纖維彼此在至少一部分結著的方式構成者，
沿著與前述發熱體的長邊方向正交的第二方向而測量到的前述發熱體的電阻率相對於沿著前述發熱體的前述長邊方向亦即第一方向而測量到的前述發熱體的電阻率之比率的大小為0.9至1.1之範圍內的大小，
在前述發熱體的表面當中沿著前述第一方向而測量到的前述發熱體的電阻率相對於沿著第三方向而測量到的前述發熱體的電阻率之比率的大小為0.8以下或1.2以上，該第三方向係相對於前述第一方向形成45°的角度。
本發明的加熱器係具備：
上述發熱體；以及
積層在前述發熱體的至少一面的絕緣體。
本發明的加熱器模組係具備上述加熱器、以及調溫器的加熱器模組，其中，
在被加熱流體的流動方向當中，前述加熱器及前述調溫器係以串聯排列的方式配置。
本發明的發熱體的製造方法係構成帶狀的加熱線的發熱體的製造方法，該製造方法係具備：
藉由抄造而作成金屬纖維片的步驟；以及
將藉由抄造而作成的金屬纖維片切斷成為由朝第四方向延伸的邊及朝第五方向延伸的邊構成的四方形形狀的步驟，其中該第四方向係相對於抄造方向形成30°至60°之範圍內的角度，該第五方向係相對於前述第四方向形成80°至100°之範圍內的角度。
根據本發明的發熱體、加熱器、加熱器模組及發熱體的製造方法，可防止發熱變得不均一。
1,2,3:加熱器模組
10:濕式抄造機
12:流漿箱
14:抄紙部
15:輸送帶
16:脫水部
18:吸水箱
20:加壓部
22:軋輥
24:乾燥部
26:楊克烘缸滾筒
28:後段烘缸滾筒
30:捲取部
32,34,34p,34q:金屬纖維片
34a:第1邊
34b:第2邊
34c:角度
40,40a,40b,40c:加熱器
42,42a,42b,42c,44,44a,44b,44c:不織布片
46,46a,46b,46c:發熱體
48,48a,48b,48c:導線
50:調溫器
圖1是概略表示基於本發明之實施型態的第1例的加熱器模組的構成的概略構成圖。
圖2是概略表示基於本發明之實施型態的第2例的加熱器模組的構成的概略構成圖。
圖3是概略表示基於本發明之實施型態的第3例的加熱器模組的構成的概略構成圖。
圖4是基於本發明之實施型態的加熱器模組所使用的加熱器的構成圖。
圖5是概略表示製造構成圖4所示的加熱器的發熱體時所使用的濕式抄造機的構成的概略構成圖。
圖6是藉由圖5所示的濕式抄造機而作成的金屬纖維片的切斷方法的示意圖。
圖7是習知的金屬纖維片的切斷方法的示意圖。
圖8是習知的其他金屬纖維片的切斷方法的示意圖。
圖9是構成基於本發明之實施型態的加熱器模組所使用的加熱器的發熱體的其他構成的示意圖。
圖10是構成基於本發明之實施型態的加熱器模組所使用的加熱器的發熱體之又其他構成的示意圖。
圖11是構成基於本發明之實施型態的加熱器模組所使用的加熱器的發熱體之又其他構成的示意圖。
以下，參照圖式，針對本發明之實施型態加以說明。圖1至圖3是概略表示基於本發明之實施型態的各種加熱器模組的構成例的概略構成圖。又，圖4是基於本實施型態的加熱器的構成圖，圖5是概略表示製造構成圖4所示的加熱器的發熱體時所使用的濕式抄造機的構成的概略構成圖。又，圖6是藉由圖5所示的濕式抄造機而作成的金屬纖維片的切斷方法的示意圖。此外，圖7及圖8是習知的金屬纖維片的切斷方法的示意圖。又，圖6至圖8當中，為了有助於理解金屬短纖維的定向性，以細線表示金屬纖維片當中所含的金屬短纖維。
如圖1至圖3所示，本實施型態的加熱器模組1、2、3具備加熱器40、及調溫器50，且在液體或氣體等的被加熱流體的流動方向(圖1至圖3當中以箭頭符號表示)當中，加熱器40及調溫器50係以串聯排列的方式配置。圖1所示的第1例的加熱器模組1是在被加熱流體的流動方向當中，從上游側開始依序配置有調溫器50、加熱器40。亦即，在被加熱流體的流動方向當中，加熱器40配置在調溫器50的下游側。又，圖2所示的第2例的加熱器模組2是在被加熱流體的流動方向當中，從上游側開始依序配置有加熱器40、調溫器50。亦即，在被加熱流體的流動方向當中，加熱器40配置在調溫器50的上游側。又，圖3所示的第3例的加熱器模組3是在被加熱流體的流動方向當中，從上游側開始依序配置有調溫器50、加熱器40、調溫器50。
調溫器50是透過對被加熱流體進行加熱或冷卻，將被加熱流體的溫度調整成為預設的既定範圍的溫度。就這種調溫器50而言，可使用眾所周知者。例如，可使用一種使用冷水或溫水作為調溫器50的單純的眾所周知的構成者，亦可為了提高傳熱效率而使用一種使用金屬纖維構造體的構成者作為調溫器50。
又，在調溫器50當中，亦可為了將被加熱流體的溫度調整成為既定範圍的溫度而使用蓄熱材。蓄熱材可使用將施加在該蓄熱材的熱儲存而作為發生固液相轉移時的潛熱的方式者，或是儲存而作為發生固固相轉移時的潛熱的方式者。
就利用固液相轉移的潛熱的蓄熱材而言，可舉出：水(冰)、石蠟系、鹼金屬氫氧化物、氫氧化鎂、氫氧化鈹、鹼土金屬氫氧化物、硝酸鹽等無機鹽、醋酸鈉三水合物的無機水合鹽等單一成分的蓄熱材；硝酸鎂六水合物與氯化
鎂六水合物的混合物等無機鹽或無機水合物的混合物、月桂酸與癸酸的混合物等有機化合物的混合物、硝酸胺與尿素的混合物等無機鹽與有機化合物的混合物等複數種成分的混合物。此外，石蠟系可使用例如正石蠟(n-paraffin)系蓄熱材的正十五烷、或是由彈性體及石蠟所構成者。
就利用固固相轉移的潛熱的蓄熱材而言，可舉出聚乙二醇共聚交聯結合體(Polyethylene glycol copolymer crosslinked conjugate)等的有機化合物；以LiMnO4、LiVS2、LiVO2、NaNiO2、LiRh2O4、V2O3、V4O7、V6O11、Ti4O7、SmBaFe2O5、EuBaFe2O5、GdBaFe2O5、TbBaFe2O5、DyBaFe2O5、HoBaFe2O5、YBaFe2O5、PrBaCo2O5.5、DyBaCo2O5.54、HoBaCo2O5.48、YBaCo2O5.49等過渡金屬陶瓷；經鈮(Nb)、鉬(Mo)、釕(Ru)、鉭(Ta)、鎢(W)、錸(Re)、鋨(Os)、銥(Ir)等金屬將釩的一部份置換後而得的二氧化釩(VO2)。就經前述金屬將釩的一部份置換後而得的二氧化釩而言，若將前述置換的金屬設為M、將置換的M的量設為x，則可表示為V1-xMxO2的化合物。此處的x是大於0且未達1的小數。
加熱器40是均一地加熱被加熱流體，使被加熱流體的溫度成為狹小範圍的既定範圍的溫度。
根據圖1所示的第1例的加熱器模組1，由於在被加熱流體的流動方向當中，從上游側開始依序配置有調溫器50、加熱器40，因此在藉由調溫器50將被加熱流體的溫度調整成為既定範圍的溫度之後，可藉由加熱器40均一地加熱被加熱流體，使被加熱流體的溫度成為狹小範圍的既定範圍的溫度。
又，根據圖2所示的第2例的加熱器模組2，由於在被加熱流體的流動方向當中，從上游側開始依序配置有加熱器40、調溫器50，因此在藉由
加熱器40均一地加熱被加熱流體，使被加熱流體的溫度成為狹小範圍的既定範圍的溫度之後，可藉由調溫器50將被加熱流體的溫度調整成為既定範圍的溫度。
又，根據圖3所示的第3例的加熱器模組3，由於在被加熱流體的流動方向當中，從上游側開始依序配置有調溫器50、加熱器40、調溫器50，因此藉由調溫器50將被加熱流體的溫度調整成為既定範圍的溫度，並藉由加熱器40均一地加熱被加熱流體，使被加熱流體的溫度成為狹小範圍的既定範圍的溫度之後，可再藉由調溫器50將被加熱流體的溫度調整成為既定範圍的溫度。
接下來，以下針對加熱器40的詳細構成加以說明。如圖4所示，加熱器40具備：一對絕緣性的不織布片42、44(絕緣體)、夾在一對不織布片42、44之間的發熱體46、以及分別安裝在發熱體46的兩端部的導線48。
各不織布片42、44是由具有絕緣性及熱傳導性的材料構成。就這種材料而言，例如可使用PET/PE複合不織布。
發熱體46由帶狀的加熱線構成。如圖4所示，加熱線形成螺旋狀。加熱線係以使金屬短纖維彼此在至少一部分結著的方式構成。就金屬短纖維而言，例如可使用銅纖維、不鏽鋼纖維、鎳纖維、鋁纖維以及這些的合金纖維當中的至少一種纖維。特別是，金屬短纖維以使用不鏽鋼纖維為佳。此係因為不鏽鋼纖維的剛直性、塑性變形性、傳熱性與成本的平衡佳。又，金屬短纖維的長度以2至20mm之範圍內的大小為佳，5至17mm之範圍內的大小更佳，8至14mm之範圍內的大小又更佳。金屬短纖維的長度可透過藉由使用SEM、光學顯微鏡等的發熱體46的照片觀察進行實測來確認。關於這種由帶狀的加熱線所構成的發熱體46的製造方法容後敘述。
所謂發熱體46的長邊方向，是指螺旋狀的加熱線所佔的假想的大致長方形的邊當中之長邊所延伸的方向，圖4當中的左右方向即為發熱體46的長邊方向。發熱體46當中的帶狀的加熱線係包含朝發熱體46的長邊方向延伸的部分，以及朝與發熱體46的長邊方向正交的方向(也就是圖4當中的上下方向)延伸的部分。
在導線48安裝有未圖示的電池等的電源，當電流藉由電源而流動於導線48時，發熱體46就會發熱。
接下來，使用圖5，針對發熱體46的製造方法加以說明。圖5是概略表示製造發熱體46時所使用的濕式抄造機10的構成的概略構成圖。
如圖5所示，濕式抄造機10具備流漿箱(Headbox)12、抄紙部14、脫水部16、加壓(press)部20、乾燥部24、捲取部30。含有金屬短纖維及水的漿料(slurry)被供給至流漿箱12。在抄紙部14，被供給至流漿箱12的漿料在輸送帶15上進行抄紙。在抄紙部14當中，透過使漿料沿著輸送帶15的移動方向(圖5當中以箭頭符號表示)的抄造方向流動，金屬短纖維也沿著輸送帶15的移動方向定向。像這樣，於利用濕式抄造機10的濕式抄造方法中，在金屬纖維片內，金屬短纖維會產生定向。
在脫水部16，係進行在輸送帶15上經過抄紙的片的脫水。具體而言，在脫水部16設有吸水箱(suction box)18，可藉由吸水箱18從片進行水分的吸引。在加壓部20，係藉由軋輥(nip roller)22進行輸送帶15上的片的加壓。又，在乾燥部24設有楊克烘缸滾筒(Yankee dryer roll)26及後段烘缸滾筒(after dryer roll)28，藉由這些楊克烘缸滾筒26及後段烘缸滾筒28進行輸送帶15上的片的乾燥。藉由乾燥部24進行過乾燥的片係藉由捲取部30所捲取。
並且，在片藉由捲取部30所捲取之前，或是片藉由捲取部30所捲取之後，係在真空中或非氧化環境中，將片以金屬纖維的熔點以下的溫度燒結。透過進行這種燒結製程，金屬短纖維會結著而交錯，因此可提高燒結後的金屬纖維構造體的強度。
接下來，如圖6所示，將所作成的金屬纖維片32從捲取部30送出，並藉由雷射等而切斷成為四方形形狀(圖6當中以兩點鏈線表示)。此時，使四方形形狀的第1邊34a相對於抄造方向(圖6當中以箭頭符號表示)形成30°至60°之範圍內的角度，較佳為40°至50°之範圍內的角度，尤佳為大致45°的角度，且使四方形形狀的第2邊34b相對於第1邊34a形成80°至100°之範圍內的角度，較佳為85°至95°之範圍內的角度，尤佳為大致90°的角度。亦即，圖6當中的角度34c成為80°至100°之範圍內的角度，較佳為85°至95°之範圍內的角度，尤佳為大致90°。藉此，在被切斷成為四方形形狀的金屬纖維片34當中，金屬短纖維在相對於第1邊34a形成30°至60°的角度的方向定向，同時也在相對於第2邊34b形成30°至60°的角度的方向定向。此外，關於將金屬纖維片32切斷成為四方形形狀，係包含將金屬纖維片32切斷成為平行四邊形或菱形形狀、長方形形狀。
接下來，將被切斷成為四方形形狀的金屬纖維片34再藉由雷射等切斷成為螺旋狀而作成帶狀的加熱線。如此製造出如圖4所示的發熱體46。
如上所述，從捲取部30送出的金屬纖維片32被切斷成為：包含相對於抄造方向形成30°至60°之範圍內的角度的第1邊34a以及相對於第1邊34a形成80°至100°之範圍內的角度的第2邊34b的四方形形狀。因此，相對於構成發熱體46的帶狀的加熱線所延伸的方向，金屬短纖維也是斜向地定向。亦
即，在被切斷成為四方形形狀的金屬纖維片34當中，金屬短纖維是在第1邊34a，也就是相對於發熱體46的長邊方向形成30°至60°的角度的方向定向，同時也在第2邊34b，也就是相對於與發熱體46的長邊方向正交的方向形成30°至60°的角度的方向定向。又，帶狀的加熱線係包含朝發熱體46的長邊方向延伸的部分，以及朝與發熱體46的長邊方向正交的方向(也就是圖4當中的上下方向)延伸的部分。因此，相對於帶狀的加熱線所延伸的方向，金屬短纖維也是斜向地定向。
以此方式形成的發熱體46當中，沿著發熱體46的長邊方向而測量到的發熱體46的電阻率和沿著與發熱體46的長邊方向正交的方向而測量到的發熱體46的電阻率會成為較接近的值。具體而言，沿著與發熱體46的長邊方向正交的方向而測量到的發熱體46的電阻率相對於沿著發熱體46的長邊方向而測量到的發熱體46的電阻率之比率的大小為0.9至1.1之範圍內的大小。此係因為金屬短纖維相對於發熱體46的長邊方向及與發熱體46的長邊方向正交的方向分別傾斜。
另一方面，在發熱體46的表面當中沿著相對於發熱體46的長邊方向形成45°的角度的方向而測量到的發熱體46的電阻率係相對於沿著發熱體46的長邊方向而測量到的發熱體46的電阻率形成不同的值。具體而言，在發熱體46的表面當中沿著發熱體46的長邊方向而測量到的發熱體46的電阻率相對於沿著相對於發熱體46的長邊方向形成45°的角度的方向而測量到的發熱體46的電阻率之比率的大小為0.8以下或1.2以上。此係因為金屬短纖維大概是沿著相對於發熱體46的長邊方向形成30°至60°之範圍內的角度的方向延伸。
根據這種發熱體46，可抑制在發熱體46的長邊方向或與長邊方向正交的方向也就是帶狀的加熱線所延伸的方向當中，在金屬纖維產生定向性，因此可抑制電流流動於發熱體46時發生導電不均，藉此可抑制電流流動於加熱器40的導線48時因為發熱體46的部分而導致發熱變得不均一。
圖7及圖8分別是習知的金屬纖維片32的切斷方法的示意圖。圖7所示的金屬纖維片32的切斷方法是將從捲取部30送出的金屬纖維片32切斷成為包含沿著抄造方向(圖7當中以箭頭符號表示)延伸的第1邊以及與該第1邊正交的第2邊的長方形形狀。此時，長方形當中的第1邊比第2邊長。在該情況，由於在金屬纖維片32當中，金屬短纖維是在抄造方向定向，因此在被切斷成為長方形形狀的金屬纖維片34p當中，也是使金屬短纖維沿著第1邊定向。因此，將金屬纖維片34p切斷成為螺旋狀而作成發熱體時，金屬短纖維會在發熱體當中的長邊方向定向。由此，電流流動於發熱體時會發生導電不均，並且因為發熱體的部分而有導致發熱變得不均一之虞。
又，圖8所示的金屬纖維片32的切斷方法中，是將從捲取部30送出的金屬纖維片32切斷成為包含相對於抄造方向(圖8當中以箭頭符號表示)正交的第1邊以及與該第1邊正交的第2邊的長方形形狀。此時，長方形當中的第1邊比第2邊長。在該情況也是，金屬纖維片32當中，金屬短纖維是在抄造方向定向，因此在被切斷成為長方形形狀的金屬纖維片34q當中也是使金屬短纖維沿著第2邊定向。因此，將金屬纖維片34q切斷成為螺旋狀而作成發熱體時，金屬短纖維會在與發熱體當中的長邊方向正交的方向定向。由此，電流流動於發熱體時會發生導電不均，並且因為發熱體的部分而有導致發熱變得不均一之虞。
如以上，根據本實施型態的發熱體46，是由帶狀的加熱線構成，加熱線係以使金屬短纖維彼此在至少一部分結著的方式構成。並且，沿著與發熱體46的長邊方向正交的第二方向(圖4當中的上下方向)而測量到的發熱體46的電阻率相對於沿著發熱體46的長邊方向亦即第一方向(圖4當中的左右方向)而測量到的發熱體46的電阻率之比率的大小為0.9至1.1之範圍內的大小。又，在發熱體46的表面當中沿著第一方向而測量到的發熱體46的電阻率相對於沿著第三方向(圖4當中的斜向)而測量到的發熱體的電阻率之比率的大小為0.8以下或1.2以上，該第三方向係相對於第一方向形成45°的角度。根據這種發熱體46，金屬短纖維沿著第三方向定向而未沿著第一方向及第二方向定向，因此可抑制電流流動於發熱體46時發生導電不均，藉此可抑制電流流動於加熱器40的導線48時因為發熱體46的部分而導致發熱變得不均一。
又，根據本實施型態的加熱器模組1、2、3，由於可抑制電流流動於加熱器40的導線48時因為發熱體46的部分而導致發熱變得不均一，因此可藉由加熱器40均一地加熱被加熱流體，藉此可防止發生加熱不均。
具體而言，圖1所示的第1例的加熱器模組1是在藉由調溫器50將被加熱流體的溫度調整成為既定範圍的溫度之後，藉由加熱器40加熱被加熱流體，使被加熱流體的溫度成為狹小範圍的既定範圍的溫度，但此時，可藉由具備具有上述特徵的發熱體46的加熱器40均一地加熱被加熱流體，因此可防止發生加熱不均。
又，圖2所示的第2例的加熱器模組2是在藉由加熱器40加熱被加熱流體，使被加熱流體的溫度成為狹小範圍的既定範圍的溫度之後，藉由調溫器50將被加熱流體的溫度調整成為既定範圍的溫度，但此時，可藉由具備具有
上述特徵的發熱體46的加熱器40均一地加熱被加熱流體，因此可防止發生加熱不均。
又，圖3所示的第3例的加熱器模組3是在藉由調溫器50將被加熱流體的溫度調整成為既定範圍的溫度，並藉由加熱器40均一地加熱被加熱流體，使被加熱流體的溫度成為狹小範圍的既定範圍的溫度之後，再藉由調溫器50將被加熱流體的溫度調整成為既定範圍的溫度，但此時，可藉由具備具有上述特徵的發熱體46的加熱器40均一地加熱被加熱流體，因此可防止發生加熱不均。
此外，本實施型態當中的發熱體或加熱器並不限於如圖4所示的形狀者。就發熱體或加熱器而言，亦可使用圖9至圖11所示的構成者。
如圖9所示的變形例的加熱器40a具備：一對不織布片42a、44a；被夾在一對不織布片42a、44a之間的發熱體46a；以及分別安裝在發熱體46a的兩端部的導線48a。在這種加熱器40a當中，發熱體46a是由帶狀的加熱線構成，加熱線係以使金屬短纖維彼此在至少一部分結著的方式構成。又，沿著與發熱體46a的長邊方向正交的第二方向而測量到的發熱體46a的電阻率相對於沿著發熱體46a的長邊方向亦即第一方向而測量到的發熱體46a的電阻率之比率的大小為0.9至1.1之範圍內的大小。又，在發熱體46a的表面當中沿著第一方向而測量到的發熱體46a的電阻率相對於沿著第三方向而測量到的發熱體的電阻率之比率的大小為0.8以下或1.2以上，該第三方向係相對於第一方向形成45°的角度。此外，圖9所示的構成當中，發熱體46a的長邊方向即為圖9當中的左右方向，與發熱體46a的長邊方向正交的方向即為圖9當中的上下方向。又，構成發熱體46a的帶狀的加熱線大致沿著與發熱體46a的長邊方向正交的方向(也就是圖9當中的上下方向)延伸。
如圖10所示的其他變形例的加熱器40b具備：一對不織布片42b、44b；被夾在一對不織布片42b、44b之間的發熱體46b；以及分別安裝在發熱體46b的兩端部的導線48b。在這種加熱器40b當中，發熱體46b是由帶狀的加熱線構成，加熱線係以使金屬短纖維彼此在至少一部分結著的方式構成。又，沿著與發熱體46b的長邊方向正交的第二方向而測量到的發熱體46b的電阻率相對於沿著發熱體46b的長邊方向亦即第一方向而測量到的發熱體46b的電阻率之比率的大小為0.9至1.1之範圍內的大小。又，在發熱體46b的表面當中沿著第一方向而測量到的發熱體46b的電阻率相對於沿著第三方向而測量到的發熱體的電阻率之比率的大小為0.8以下或1.2以上，該第三方向係相對於第一方向形成45°的角度。此外，圖10所示的構成當中，發熱體46b的長邊方向即為圖10當中的左右方向，與發熱體46b的長邊方向正交的方向即為圖10當中的上下方向。又，構成發熱體46b的帶狀的加熱線大致沿著發熱體46b的長邊方向(也就是圖10當中的左右方向)延伸。
如圖11所示的又其他變形例的加熱器40c具備：一對不織布片42c、44c；被夾在一對不織布片42c、44c之間的發熱體46c；以及分別安裝在發熱體46c的兩端部的導線48c。在這種加熱器40c當中，發熱體46c是由帶狀的加熱線構成，加熱線係以使金屬短纖維彼此在至少一部分結著的方式構成。又，沿著與發熱體46c的長邊方向正交的第二方向而測量到的發熱體46c的電阻率相對於沿著發熱體46c的長邊方向亦即第一方向而測量到的發熱體46c的電阻率之比率的大小為0.9至1.1之範圍內的大小。又，在發熱體46c的表面當中沿著第一方向而測量到的發熱體46c的電阻率相對於沿著第三方向而測量到的發熱體的電阻率之比率的大小為0.8以下或1.2以上，該第三方向係相對於第一方
向形成45°的角度。此外，圖11所示的構成當中，發熱體46c的長邊方向即為圖11當中的左右方向，與發熱體46c的長邊方向的方向即為圖11當中的上下方向。又，構成發熱體46c的帶狀的加熱線大致沿著發熱體46c的長邊方向(也就是圖11當中的左右方向)以及與長邊方向正交的方向(也就是圖11當中的上下方向)延伸。
圖9至圖11所示的發熱體46a、46b、46c也與圖4所示的發熱體46相同，金屬短纖維沿著第三方向定向而未沿著第一方向及第二方向定向，因此可抑制電流流動於發熱體46a、46b、46c時發生導電不均，藉此可抑制電流流動於加熱器40a、40b、40c的導線48a、48b、48c時因為發熱體46a、46b、46c的部分而導致發熱變得不均一。
又，上述說明已針對平面狀的加熱器及發熱體加以敘述，但本實施型態不限於這種樣態。就本實施型態的加熱器及發熱體而言，亦可使用立體形狀的構造或是使平面狀的構造彎曲後的曲面狀的構造。
又，被切斷成為四方形形狀之前的金屬纖維片並不限於藉由如圖5所示的濕式抄造機10而製造者。就被切斷成為四方形形狀之前的金屬纖維片而言，只要是可藉由抄造而作成者，亦可使用藉由與上述方法不同的抄造方法而作成者。
[實施例]
以下，使用實施例及比較例，針對本發明更為詳加說明。
〈第1實施例〉
使用圖5所示的構成的濕式抄造機10來製造金屬纖維片32。具體而言，將1.0m3的水投入流漿箱12之後，將相對於水為45.2%之比率的質量的聚乙烯纖維
投入流漿箱12，投入後加以攪拌並確認分散狀態。接下來，將1.5kg的纖維直徑8μm、纖維長度3mm的不鏽鋼纖維投入流漿箱12，投入後加以攪拌。接下來，將7.54k的漿料(pulp)投入流漿箱12，投入後加以攪拌。接下來，將0.044kg的聚乙烯醇投入流漿箱12，投入後加以攪拌並確認分散狀態。接下來，將固形份為1%的聚丙烯醯胺(Acrypers，
(註冊商標)1.0%)作為分散劑投入流漿箱12，投入後加以攪拌並確認分散狀態。接下來，在流漿箱12追加水，將流漿箱12當中的漿料的儲存量設為2.0m3。
接下來，從流漿箱12供給漿料至輸送帶15上，並藉由抄紙部14進行抄紙。此時的抄速(也就是輸送帶15的移動速度)為2m/分鐘，從流漿箱12被供給至輸送帶15上的漿料的流量為69.3L/分鐘。接下來，藉由脫水部16進行在輸送帶15上經過抄紙的片的脫水。具體而言，藉由吸水箱18從片進行水分的吸引。接下來，在加壓部20當中藉由軋輥22進行輸送帶15上的片的加壓。接下來，在乾燥部24當中藉由120℃的楊克烘缸滾筒26及後段烘缸滾筒28進行輸送帶15上的片的乾燥。接下來，藉由捲取部30捲取已藉由乾燥部24進行乾燥的片。並且，在片藉由捲取部30所捲取之前，或是在片藉由捲取部30所捲取之後，係在真空中或非氧化環境中，以1120℃對片進行燒結。
接下來，從捲取部30送出金屬纖維片32，並將被送出的金屬纖維片32切斷成為長方形形狀。此時，使長方形的第1邊相對於抄造方向形成45°的角度，使比第1邊短的第2邊相對於第1邊形成90°的角度。亦即，使第2邊也相對於抄造方向形成45°的角度。將以此方式被切斷成為長方形形狀的金屬纖維片34再切斷成為螺旋狀，作成與如圖5所示之構成的發熱體46同樣之構成的發熱體。透過將這種發熱體藉由具有絕緣性及熱傳導性的不織布片夾住來製
造加熱器。將該加熱器在被加熱流體亦即水的流動方向當中配置在調溫器的上游側，製作出加熱器模組。
針對這種加熱器的發熱體，依據JIS C 2525規格分別測量發熱體的長邊方向(第一方向)、與長邊方向正交的方向(第二方向)及相對於長邊方向形成45°的角度的方向(第三方向)的電阻率。具體而言，物質的電阻率是該物質固有的值，但可使電流流動於該物質，並透過測量分開達既定距離的電極間的電位差而求出。具體而言是使用日東精工分析科技公司(Nittoseiko analytech株式會社)製造的Loresta，沿著發熱體的長邊方向及與長邊方向正交的方向分別將兩探針探頭壓接在發熱體的任意部位，藉此來測量電阻值(Ω)。將所測量到的電阻值(Ω)除以探針間的距離後的值即為電阻率(Ω/mm)。
並且，周圍環境為常溫時，測量電流流動於發熱體時的面內溫度差。將面內溫度差為5℃以下的情況評價為「良好」，面內溫度差超過5℃的情況則評價為「發熱不均一」。
〈第2至第10實施例〉
金屬纖維片32的作成方法與第1實施例相同，但是在從捲取部30送出金屬纖維片32，並將被送出的金屬纖維片32切斷成為長方形形狀時，是使長方形的第1邊相對於抄造方向分別形成50°、52°、54°、56°、58°、40°、38°、36°、34°的角度，且使比第1邊短的第2邊相對於第1邊形成90°的角度。亦即，使第2邊相對於抄造方向形成40°、38°、36°、34°、32°、50°、52°、54°、56°的角度。接下來，將被切斷成為長方形形狀的金屬纖維片34再切斷成為螺旋狀，作成與如圖5所示之構成的發熱體46同樣之構成的發熱體。針對這種發熱體，利用與第1實施例同樣的方法，分別測量發熱體的第一方向、第二方向、第三方向的電阻
率。並且，周圍環境為常溫時，測量電流流動於發熱體時的面內溫度差，並評價發熱是否均一。
〈第1比較例〉
金屬纖維片32的作成方法與第1實施例相同，但是在從捲取部30送出金屬纖維片32，並將被送出的金屬纖維片32切斷成為長方形形狀時，如圖8所示，是將從捲取部30被送出的金屬纖維片32切斷成為包含相對於抄造方向正交的第1邊以及與該第1邊正交的第2邊的長方形形狀。此時，長方形當中的第1邊比第2邊長。亦即，將被送出的金屬纖維片32切斷成為長方形形狀時，是使長方形的第1邊相對於抄造方向形成90°的角度，使第2邊相對於抄造方向形成0°的角度。針對這種發熱體，利用與第1實施例同樣的方法，測量發熱體的長邊方向以及與長邊方向正交的方向的電阻率。並且，周圍環境為常溫時，測量電流流動於發熱體時的面內溫度差，並評價發熱是否均一。
〈第2比較例〉
金屬纖維片32的作成方法與第1實施例相同，但是在從捲取部30送出金屬纖維片32，並將被送出的金屬纖維片32切斷成為長方形形狀時，如圖7所示，是將從捲取部30被送出的金屬纖維片32切斷成為包含沿著抄造方向延伸的第1邊以及與該第1邊正交的第2邊的長方形形狀。此時，長方形當中的第1邊比第2邊長。亦即，將被送出的金屬纖維片32切斷成為長方形形狀時，是使長方形的第1邊相對於抄造方向形成0°的角度，使第2邊相對於抄造方向形成90°的角度。針對這種發熱體，利用與第1實施例同樣的方法，測量發熱體的長邊方向以及與長邊方向正交的方向的電阻率。並且，周圍環境為常溫時，測量電流流動於發熱體時的面內溫度差，並評價發熱是否均一。
〈評價〉
針對第1至第10實施例以及第1至第2比較例的發熱體，將發熱體的長邊方向(第一方向)、與長邊方向正交的方向(第二方向)及相對於長邊方向形成45°的角度的方向(第三方向)的電阻率顯示於下表。並且，將沿著第二方向而測量到的發熱體的電阻率相對於沿著第一方向而測量到的發熱體的電阻率之比率(第一比率)、以及沿著第一方向而測量到的發熱體的電阻率相對於沿著第三方向而測量到的發熱體的電阻率之比率(第二比率)分別顯示於下表。並且，針對第1至第10實施例以及第1至第2比較例的發熱體，也於下表顯示關於電流流動時發熱是否均一的評價。
[表1]
[表2]
如表1及表2所示，第1至第10實施例的發熱體的第一比率形成為0.9至1.1之範圍內的大小，另一方面，第二比率形成為0.8以下或1.2以上。並且，周圍環境為常溫時，電流流動於發熱體時的面內溫度差為5℃以下。另一方面，第1至第2比較例的發熱體的第一比率形成為0.9以下或1.1以上的大小，或是第二比率形成為0.8至1.2之範圍內的大小。並且，周圍環境為常溫時，電流流動於發熱體時的面內溫度差超過5℃。
30:捲取部
32,34:金屬纖維片
34a:第1邊
34b:第2邊
34c:角度
Claims (10)
- 一種發熱體，係構成帶狀的加熱線，其中，前述加熱線係以使金屬短纖維彼此在至少一部分結著的方式構成者，沿著與前述發熱體的長邊方向正交的第二方向而測量到的前述發熱體的電阻率相對於沿著前述發熱體的前述長邊方向亦即第一方向而測量到的前述發熱體的電阻率之比率的大小為0.9至1.1之範圍內的大小，在前述發熱體的表面當中沿著前述第一方向而測量到的前述發熱體的電阻率相對於沿著第三方向而測量到的前述發熱體的電阻率之比率的大小為0.8以下或1.2以上，該第三方向係相對於前述第一方向形成45°的角度；前述加熱線係包含朝前述發熱體的長邊方向延伸的部分以及朝與前述發熱體的長邊方向正交的方向延伸的部分。
- 如請求項1所述之發熱體，其中，前述加熱線為螺旋狀。
- 一種加熱器，係具備：請求項1所述之發熱體；以及積層在前述發熱體的至少一面的絕緣體。
- 一種加熱器模組，係具備請求項3所述之加熱器、以及調溫器，其中，在被加熱流體的流動方向當中，前述加熱器及前述調溫器係以串聯排列的方式配置。
- 如請求項4所述之加熱器模組，其中，在被加熱流體的流動方向當中，前述加熱器配置在前述調溫器的下游側。
- 如請求項4所述之加熱器模組，其中，在被加熱流體的流動方向當中，前述加熱器配置在前述調溫器的上游側。
- 如請求項4所述之加熱器模組，其中，在被加熱流體的流動方向當中，從上游側開始依序配置有前述調溫器、前述加熱器、以及前述調溫器。
- 如請求項4所述之加熱器模組，其中，前述發熱體為藉由如下方式製造者：藉由抄造而作成金屬纖維片，且將藉由抄造而作成的金屬纖維片切斷成為由朝第四方向延伸的邊及朝第五方向延伸的邊構成的四方形形狀，其中該第四方向係相對於抄造方向形成30°至60°之範圍內的角度，該第五方向係相對於前述第四方向形成80°至100°之範圍內的角度。
- 如請求項8所述之加熱器模組，其中，前述發熱體為藉由將藉由切斷步驟而得的四方形形狀的金屬纖維片切斷而作成帶狀的加熱線所製造者，前述加熱線係包含朝四方形形狀的金屬纖維片的長邊方向延伸的部分以及朝與該金屬纖維片的長邊方向正交的方向延伸的部分。
- 一種發熱體的製造方法，該發熱體係構成帶狀的加熱線，該製造方法係具備：藉由抄造而作成金屬纖維片的步驟；將藉由抄造而作成的金屬纖維片切斷成為由朝第四方向延伸的邊及朝第五方向延伸的邊構成的四方形形狀的步驟，其中該第四方向係相對於抄造方向形成30°至60°之範圍內的角度，該第五方向係相對於前述第四方向形成80°至100°之範圍內的角度；以及將藉由前述切斷步驟而得的四方形形狀的金屬纖維片切斷而作成帶狀的加熱線的步驟； 前述加熱線係包含朝四方形形狀的金屬纖維片的長邊方向延伸的部分以及朝與該金屬纖維片的長邊方向正交的方向延伸的部分。
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