WO2023189185A1

WO2023189185A1 - シート状ヒータ

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Publication number: WO2023189185A1
Application number: PCT/JP2023/007893
Authority: WO
Inventors: 誠後藤; 卓蔵原; 陽輔菅原
Original assignee: 株式会社巴川製紙所
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2023-03-02
Publication date: 2023-10-05

Abstract

２つ以上の発熱体が接続されたシート状ヒータにおいて、第１の発熱体と第２の発熱体とがより強固に接合されており、かつ可撓性に優れたシート状ヒータを提供することを目的とする。シート状ヒータであって、第一絶縁層と、シート状の第一の多孔質発熱体と、第二絶縁層と、第三絶縁層と、シート状の第二の多孔質発熱体と、第四絶縁層と、がこの順に積層している部分を含み、前記第一の多孔質発熱体と前記第二の多孔質発熱体との間に、前記第二絶縁層および前記第三絶縁層の代わりに、第一の接合助材が存在する部分を有し、加熱されたことで前記第一の多孔質発熱体と、前記第一の接合助材と、前記第二の多孔質発熱体と、の各々における少なくとも一部が溶融し、その後、固化したことで形成された接合部を有する、シート状ヒータ。

Description

シート状ヒータ

　本発明は、シート状ヒータに関する。

　従来いくつかのシート状ヒータが提案されている。
　例えば、特許文献１には、ベースフィルム上に箔状に設けられ発熱体として機能する抵抗体と、上記抵抗体に連続して形成され電気母線として機能する一対の電極と、を具備した面状ヒータを任意個数用意して、該任意個数の面状ヒータを、上記一対の電極の端部で、溶接により接続してなることを特徴とするヒータ装置が開示されている。

特開２００４－０７１４０７号公報

　配管等の湾曲した表面を有する被加熱体を加熱するヒータは、被加熱体に追従できるよう可撓性が求められる。また、２つ以上の発熱体が接続されたシート状ヒータの場合、接続部に振動や揺動等の外力が加わっても、第１の発熱体と第２の発熱体とが接合されていることが求められる。しかしながら、第１の発熱体と第２の発熱体との接合を強固にし過ぎると、ヒータの可撓性が低下する傾向があった。

　本発明では、第１の発熱体と第２の発熱体とがより強固に接合されており、かつ可撓性に優れたシート状ヒータの提供を目的とする。

　本発明は、以下の（１）～（５）である。
（１）シート状ヒータであって、
　第一絶縁層と、
　シート状の第一の多孔質発熱体と、
　第二絶縁層と、
　第三絶縁層と、
　シート状の第二の多孔質発熱体と、
　第四絶縁層と、
がこの順に積層している部分を含み、
　前記第一の多孔質発熱体と前記第二の多孔質発熱体との間に、前記第二絶縁層および前記第三絶縁層の代わりに、第一の接合助材が存在する部分を有し、
　加熱されたことで前記第一の多孔質発熱体と、前記第一の接合助材と、前記第二の多孔質発熱体と、の各々における少なくとも一部が溶融し、その後、固化したことで形成された接合部を有する、シート状ヒータ。
（２）さらに第二の接合助材を有し、
　前記第二の接合助材は、前記第一の多孔質発熱体の２つの主面のうち、前記第一の接合助材が存在する側とは逆の主面側に配置されており、
　前記接合部が、加熱されたことで前記第二の接合助材と、前記第一の多孔質発熱体と、前記第一の接合助材と、前記第二の多孔質発熱体と、の各々における少なくとも一部が溶融し、その後、固化したことで形成されたものである、上記（１）に記載のシート状ヒータ。
（３）１つの前記第一の接合助材につき、複数の前記接合部を有する、上記（１）または（２）に記載のシート状ヒータ。
（４）前記第一の多孔質発熱体および／または前記第二の多孔質発熱体が金属繊維を含む、上記（１）～（３）のいずれかに記載のシート状ヒータ。
（５）前記第一の接合助材が金属箔である、上記（１）～（４）のいずれかに記載のシート状ヒータ。

　本発明では、２つ以上の発熱体が接続されたシート状ヒータにおいて、第１の発熱体と第２の発熱体とがより強固に接合されており、かつ可撓性に優れたシート状ヒータの提供することができる。

図１は、実施形態１における本発明のシート状ヒータ１ａの主面を、その垂線方向から見た場合の図（概略図）である。図２は図１のＡ－Ａ線断面図（概略図）である。図３は図１のＢ－Ｂ線断面図（概略図）である。図４は図１のＣ－Ｃ線断面図（概略図）である。図５は、実施形態２における本発明のシート状ヒータ１ｂをその主面における垂線に平行な方向に切って得られる断面の図（概略図）である。図６は、本発明のシート状ヒータ１ｂにおける接合部８の付近を、本発明のシート状ヒータ１ｂの主面における垂線に平行な方向に切って得た断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して得たＳＥＭ画像である。図７は、実施形態３における本発明のシート状ヒータ１ｃの主面を、その垂線方向から見た場合の図（概略図）である。図８は、実施形態４における本発明のシート状ヒータ１ｄの主面を、その垂線方向から見た場合の図（概略図）である。図９は、実施形態５における本発明のシート状ヒータ１ｅの主面を、その垂線方向から見た場合の図（概略図）である。実施形態２のシート状ヒータ１ｂの製造方法を説明するための図である。実施形態２のシート状ヒータ１ｂの製造方法を説明するための別の図である。

　本発明について説明する。
　本発明のシート状ヒータは、シート状ヒータであって、第一絶縁層と、シート状の第一の多孔質発熱体と、第二絶縁層と、第三絶縁層と、シート状の第二の多孔質発熱体と、第四絶縁層と、がこの順に積層している部分を含み、前記第一の多孔質発熱体と前記第二の多孔質発熱体との間に、前記第二絶縁層および前記第三絶縁層の代わりに、第一の接合助材が存在する部分を有し、加熱されたことで前記第一の多孔質発熱体と、前記第一の接合助材と、前記第二の多孔質発熱体と、の各々における少なくとも一部が溶融し、その後、固化したことで形成された接合部を有する、シート状ヒータである。

　本発明のシート状ヒータの実施形態について、図面を用いて説明する。
　なお、以下に説明する実施形態は、本発明のシート状ヒータの好適例を示しており、本発明は以下に説明する実施形態に限定されない。また、図に示す各部の大きさや形状なども例を示しており、本発明はこれに限定されない。

＜＜実施形態＞＞
＜実施形態１＞
　本発明のシート状ヒータの実施形態１について、図を用いて説明する。
　実施形態１は、
　シート状ヒータであって、
　第一絶縁層と、
　シート状の第一の多孔質発熱体と、
　第二絶縁層と、
　第三絶縁層と、
　シート状の第二の多孔質発熱体と、
　第四絶縁層と、
がこの順に積層している部分を含み、
　前記第一の多孔質発熱体と前記第二の多孔質発熱体との間に、前記第二絶縁層および前記第三絶縁層の代わりに、第一の接合助材が存在する部分を有し、
　さらに第二の接合助材を有し、
　前記第二の接合助材は、前記第一の多孔質発熱体の２つの主面のうち、前記第一の接合助材が存在する側とは逆の主面側に配置されており、
　加熱されたことで前記第二の接合助材と、前記第一の多孔質発熱体と、前記第一の接合助材と、前記第二の多孔質発熱体と、の各々における少なくとも一部が溶融し、その後、固化したことで形成された接合部を有する、シート状ヒータである。

　つまり、実施形態１は、本発明のシート状ヒータであって、さらに第二の接合助材を有する好適態様である。
　この場合、接合部は、加熱されたことで、第二の接合助材の少なくとも一部と、第一の多孔質発熱体の少なくとも一部と、第一の接合助材の少なくとも一部と、第二の多孔質発熱体の少なくとも一部との各々が溶融し、その後、固化したことで形成されたものである。

　図１は、実施形態１における本発明のシート状ヒータ１ａの主面を、その垂線方向から見た場合の図（概略図）である。また、図２は図１のＡ－Ａ線断面図（概略図）、図３は図１のＢ－Ｂ線断面図（概略図）、図４は図１のＣ－Ｃ線断面図（概略図）である。図２～図４は、いずれも本発明のシート状ヒータ１ａの主面における垂線に平行な方向における断面を表している。

　なお、実施形態１および後述する別の実施形態を含む本発明のシート状ヒータにおいて、その積層状態は、図２～図４に相当する本発明のシート状ヒータの断面を光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡で観察することで確認することができる。

　図１～図４に示すように、実施形態１の本発明のシート状ヒータ１ａは、第一絶縁層６ａと、シート状の第一の多孔質発熱体２と、第二絶縁層６ｂと、第三絶縁層６ｃと、シート状の第二の多孔質発熱体３と、第四絶縁層６ｄと、がこの順に積層している部分を含む。
　本発明のシート状ヒータ１ａの全てが、これらがこの順に積層してなるものであってもよい。
　また、これらがこの順に積層していれば、各々の間に別層等が存在していてもよい。

　また、本発明のシート状ヒータ１ａは、第一の多孔質発熱体２と第二の多孔質発熱体３との間に、第二絶縁層６ｂおよび第三絶縁層６ｃの代わりに、第一の接合助材４が存在する部分を有する。
　第一の多孔質発熱体２と第一の接合助材４との間、または第一の接合助材４と第二の多孔質発熱体３との間に、別層等が存在してもよい。
　このような別層等が存在せず、第一の多孔質発熱体２と第一の接合助材４と第二の多孔質発熱体３とが互いに接していることが好ましい。

　さらに、本発明のシート状ヒータ１ａは、第二の接合助材５を有し、第二の接合助材５は、第一の多孔質発熱体２の２つの主面のうち、第一の接合助材４が存在する側とは逆の主面側に配置されている。
　第二の接合助材５と第一の多孔質発熱体２と間に別層等が存在してもよい。
　このような別層等が存在せず、第二の接合助材５と第一の多孔質発熱体２とが接していることが好ましい。

　実施形態１の本発明のシート状ヒータ１ａは、図１～４に示すように、３個の接合部８と１個の第一の接合助材４を有する。
　接合部８は、加熱されたことで、第二の接合助材５の少なくとも一部と、第一の多孔質発熱体２の少なくとも一部と、第一の接合助材４の少なくとも一部と、第二の多孔質発熱体３の少なくとも一部と、の各々が溶融し、その後、固化したことで形成されたものである。
　例えば、第二の多孔質発熱体３と、第一の接合助材４と、第一の多孔質発熱体２と、第二の接合助材５とがこの順で積層されている場合に、第二の接合助材５の表面上に溶接棒を押し付けて溶接すると、その熱によって第二の接合助材５の少なくとも一部と、第一の多孔質発熱体２の少なくとも一部と、第一の接合助材４の少なくとも一部と、第二の多孔質発熱体３の少なくとも一部とが溶融する。その後、放冷して溶融した部分を固化させると、これが接合部８を構成することになる。
　接合部８によって、第二の多孔質発熱体３と、第一の接合助材４と、第一の多孔質発熱体２と、第二の接合助材５とは電気的につながる。

　ここで第二の多孔質発熱体３と、第一の接合助材４と、第一の多孔質発熱体２と、第二の接合助材５とは異種の金属からなるものであってよいが、同種の金属からなることが好ましい。第二の多孔質発熱体３と、第一の接合助材４と、第一の多孔質発熱体２と、第二の接合助材５とが同種の金属からなると、形成された接合部８の強度が高くなる傾向があるからである。
　なお、本発明において「同種の金属」とは主元素が同じであることを意味するものとする。
　また、主元素とは、その金属を構成する元素を含有率（モル％）が高い順にならべ、含有率（モル％）が高い元素から順にその含有率を加算していき、９０モル％を超えた時点で、それまでにその含有率を加算した１以上の元素の集合を意味するものとする。ここで１つの元素の含有率が９０モル％以上である金属の場合、その金属の主元素はその１つの元素のみとする。

　上記のように、実施形態１の本発明のシート状ヒータ１ａは３つの接合部８を有する。

　実施形態１および後述する別の実施形態を含む本発明のシート状ヒータにおいて、１個の第一の接合助材４に対して接合部８が複数存在することが好ましい。具体的には、本発明のシート状ヒータは１個の第一の接合助材４に対して２～２０個の接合部を有することが好ましく、３～１５個の接合部を有することがより好ましい。
　本発明のシート状ヒータが１個の第一の接合助材に対して複数の接合部を有すると、第二の多孔質発熱体３と、第一の接合助材４と、第一の多孔質発熱体２とをより強固に接合し、かつ本発明のシート状ヒータの可撓性も良好になるからである。

　実施形態１および後述する別の実施形態を含む本発明のシート状ヒータにおいて、本発明のシート状ヒータが複数の接合部を有する場合、それらの接合部の大きさ、形状などは全て同一であってもよいし、異なっていてもよい。
　また、本発明のシート状ヒータが１個の第一の接合助材に対して複数の接合部を有する場合、接合部は第一の接合助材において局在してもよいが、散在していることが好ましく、一定の距離を保つように規則的に散在していることが好ましい。

　実施形態１および後述する別の実施形態を含む本発明のシート状ヒータにおいて、本発明のシート状ヒータの主面を見た場合に、接合部が点状および／または線状となっていることが好ましい。なお、接合部は点状や線状ともいえない形状、例えば面状をなしていてもよい。
　本発明のシート状ヒータの主面を見た場合に、接合部が直線状となっていることがより好ましい。この場合、第二の多孔質発熱体３と第一の接合助材４と第一の多孔質発熱体２との接合を強固にすることができ、さらに本発明のシート状ヒータを折り曲げた場合の可撓性も良好なるからである。
　実施形態１の本発明のシート状ヒータ１ａが有する接合部８は、その主面を見た場合、図１に示すように、直線状をなしている。

＜実施形態２＞
　本発明のシート状ヒータの実施形態２について、図を用いて説明する。
　実施形態２は、
　シート状ヒータであって、
　第一絶縁層と、
　シート状の第一の多孔質発熱体と、
　第二絶縁層と、
　第三絶縁層と、
　シート状の第二の多孔質発熱体と、
　第四絶縁層と、
がこの順に積層している部分を含み、
　前記第一の多孔質発熱体と前記第二の多孔質発熱体との間に、前記第二絶縁層および前記第三絶縁層の代わりに、第一の接合助材および第三の接合助材が存在する部分を有し、
　さらに第二の接合助材および第四の接合助材を有し、
　前記第二の接合助材は、前記第一の多孔質発熱体の２つの主面のうち、前記第一の接合助材が存在する側とは逆の主面側に配置されており、
　前記第四の接合助材は、前記第二の多孔質発熱体の２つの主面のうち、前記第三の接合助材が存在する側とは逆の主面側に配置されており、
　加熱されたことで前記第二の接合助材と、前記第一の多孔質発熱体と、前記第一の接合助材と、前記第三の接合助材と、前記第二の多孔質発熱体と、前記第四の接合助材との各々における少なくとも一部が溶融し、その後、固化したことで形成された接合部を有する、シート状ヒータである。

　つまり、実施形態２は、本発明のシート状ヒータであって、さらに第二の接合助材、第三の接合助材および第四の接合助材を有する好適態様である。
　また、実施形態２は、実施形態１の本発明のシート状ヒータであって、さらに第三の接合助材および第四の接合助材を有する好適態様である。
　この場合、接合部は、加熱されたことで、第二の接合助材の少なくとも一部と、第一の多孔質発熱体の少なくとも一部と、第一の接合助材の少なくとも一部と、第三の接合助材の少なくとも一部と、第二の多孔質発熱体の少なくとも一部と、第四の接合助材の少なくとも一部との各々が溶融し、その後、固化したことで形成されたものである。
　また、接合部によって、第二の接合助材と、第一の多孔質発熱体と、第一の接合助材と、第三の接合助材と、第二の多孔質発熱体と、第四の接合助材とは電気的につながっている。

　実施形態２における本発明のシート状ヒータ１ｂの主面を、その垂線方向から見た場合の図（概略図）は、図１と同様になる。また、実施形態２における本発明のシート状ヒータ１ｂを、図１のＡ－Ａ線に相当する箇所においてその主面における垂線に平行な方向に切って得られる断面の図（概略図）が図５である。

　また、図６は、本発明のシート状ヒータ１ｂにおける接合部８の付近を、本発明のシート状ヒータ１ｂの主面における垂線に平行な方向に切って得た断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して得たＳＥＭ画像である。

　なお、図６のＳＥＭ画像を得た本発明のシート状ヒータ１ｂは、第二の接合助材５としてステンレス箔、第一の多孔質発熱体２としてステンレス繊維シート（トミーファイレックＳＳ、巴川製紙所社製）、第一の接合助材４としてステンレス箔、第三の接合助材９としてステンレス箔、第二の多孔質発熱体３としてステンレス繊維シート（トミーファイレックＳＳ、巴川製紙所社製）、第四の接合助材１０としてステンレス箔を用いたものである。
　また、第二の接合助材５、第一の多孔質発熱体２、第一の接合助材４、第三の接合助材９、第二の多孔質発熱体３および第四の接合助材１０をこの順に積層した後、第二の接合助材５の上面にてスポット溶接を行い、接合部８を形成した。

　図６から、第二の接合助材５の一部と、第一の多孔質発熱体２の一部と、第一の接合助材４の一部と、第三の接合助材９の一部と、第二の多孔質発熱体３の一部と、第四の接合助材１０の一部とが溶解した後、固化して、接合部８が形成されていることが理解できる。

＜実施形態３＞
　本発明のシート状ヒータの実施形態３について、図を用いて説明する。
　図７は、実施形態３における本発明のシート状ヒータ１ｃの主面を、その垂線方向から見た場合の図（概略図）である。

　実施形態３は、実施形態１または実施形態２と類似する形態であるが、実施形態１または実施形態２とは接合部８が異なり、それ以外は共通する。

　実施形態３の本発明のシート状ヒータ１ｃは、１２個の点状の接合部８が散在している態様である。

＜実施形態４＞
　本発明のシート状ヒータの実施形態４について、図を用いて説明する。
　図８は、実施形態４における本発明のシート状ヒータ１ｄの主面を、その垂線方向から見た場合の図（概略図）である。

　実施形態４は、実施形態１または実施形態２と類似する形態であるが、実施形態１または実施形態２とは接合部８が異なり、それ以外は共通する。

　実施形態４の本発明のシート状ヒータ１ｄは、１個の直線状の接合部８を有する態様である。

＜実施形態５＞
　本発明のシート状ヒータの実施形態５について、図を用いて説明する。
　図９は、実施形態５における本発明のシート状ヒータ１ｅの主面を、その垂線方向から見た場合の図（概略図）である。

　実施形態５は、実施形態１または実施形態２と類似する形態であるが、実施形態１または実施形態２とは接合部８が異なり、それ以外は共通する。

　実施形態５の本発明のシート状ヒータ１ｅは、２個の直線状の接合部８を有する態様である。また、この実施形態５において接合部８は局在している。

＜多孔質発熱体＞
　本発明のシート状ヒータが有する第一の多孔質発熱体および第二の多孔質発熱体について説明する。

　１つの本発明のシート状ヒータにおいて、第一の多孔質発熱体と第二の多孔質発熱体とは同一であってもよいし、異なるものであってもよい。

　以下において、単に「多孔質発熱体」と記した場合、第一の多孔質発熱体と第二の多孔質発熱体との両方を意味している。

　多孔質発熱体は通電することで発熱する多孔質体であればよい。

　多孔質発熱体の材質は、通電することで発熱するものであれば特に限定されず、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ）であることが好ましいが、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｎｉ（ニッケル）、ニクロム、カーボンであってもよい。

　多孔質発熱体は繊維状物によって構成されていることが好ましい。
　繊維状物によって構成された多孔質発熱体として、例えば直線状の繊維が略直交して配置されてなるシート状の金属メッシュ、金属繊維がランダムに配置されてなる金属繊維不織布、金属繊維織布、線状の金属繊維、テープ状の金属繊維であってよい。

　具体的には、金属メッシュとして、例えば２００～５００メッシュの金属メッシュが挙げられる。
　また、金属繊維不織布として、例えば１５００ｇ／ｍ²のステンレス繊維不織布（SUS316Lニードルパンチウェブ、株式会社日工テクノ製）が挙げられる。
　また、金属繊維織布として、例えばＳＵＳクロス（ナスロンクロスＡ、日本精線株式会社製）が挙げられる。
　また、線状の金属繊維として、例えばフィラメントヤーン（ナスロン１２－２０００／３、日本精線株式会社製）が挙げられる。
　また、テープ状の金属繊維として、例えばＳＵＳテープ（ナスロンテープＢ　Ｗ１６（日本精線株式会社製）が挙げられる。

　多孔質発熱体は金属繊維を含むことが好ましく、主として金属繊維からなることがより好ましく、金属繊維のみからなることがさらに好ましい。
　ここで「主として」とは、含有率が７０質量％以上であることを意味する。すなわち、多孔質発熱体はその７０質量％以上が金属繊維であることが好ましい。多孔質発熱体に含まれる金属繊維の割合は８０質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがより好ましく、９８質量％以上であることがさらに好ましい。
　多孔質発熱体における金属繊維の含有率を上記の範囲とすると、多孔質発熱体の通電性、発熱性を十分に発揮することができる。

　なお、多孔質発熱体に含まれる金属繊維の割合は次の方法によって特定するものとする。
　初めに、多孔質発熱体の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１，０００倍に拡大して得たＳＥＭ像を得る。
　次に、そのＳＥＭ像における９０μｍ×１２０μｍの視野内についてＥＤＳ分析を行って金属繊維の存在およびその種類を特定し、さらに画像処理を行うことで、その視野内に占める金属繊維（空隙を除く）の面積比率を求める。
　そして、その面積比率を２分の３乗とすることで体積比率に換算し、さらに金属繊維の真比重を乗じることで質量比率を求め、金属繊維の含有率を算出する。
　ここで金属繊維が２種類以上含まれている場合、それぞれの金属繊維について含有率を求め合算した値を、多孔質発熱体に含まれる金属繊維の割合とする。

　金属繊維は、断面の等面積円相当径が２～１００μｍ（好ましくは５～２０μｍ）、長さが２～２０ｍｍの金属製の繊維であることが好ましい。

　また、多孔質発熱体は、このような金属製の繊維がランダムに配置された金属繊維不織布（以下、金属繊維シートとも言う。）であることが好ましい。
　ここで金属繊維シートは金属繊維のみからなり、空隙を有していてもよいが、金属繊維に加え、発熱性を妨げない範囲で金属繊維以外（例えばバインダーとしての機能がある樹脂繊維等）を含むものであってもよい。
　バインダーとしては、カーボンやガラス、シリコーン樹脂などが挙げられる。
　ここで、金属繊維シートを構成する金属繊維同士は少なくとも通電する程度に接点においてつながっていることが好ましい。例えば高温にて焼結することで金属繊維の一部が溶けた後、凝固することで、金属繊維同士がその接点において融着していることがより好ましい。

　金属繊維シートは耐熱性や耐薬品性が高いことからステンレス繊維シートであることが好ましい。ステンレス繊維シートとして、ステンレス繊維シート（例えば、トミーファイレックＳＳ、巴川製紙所社製）が挙げられる。

　金属繊維シートは坪量が２５ｇ／ｍ²以上であることが好ましく、５０ｇ／ｍ²以上であることが好ましい。また、１０００ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、２００ｇ／ｍ²以下であることがより好ましい。
　金属繊維シートの坪量が、２５ｇ／ｍ²～１０００ｇ／ｍ²であると、金属繊維シートとしての強度を確保することができ、金属繊維同士の接点を比較的、均一にすることができるため、このような金属繊維シートを多孔質発熱体として用いたシート状ヒータは、第一の多孔質発熱体と第二の多孔質発熱体とをより強固に接合することができ、かつ可撓性に優れる。
　なお、坪量は光学顕微鏡による画像観察から、金属繊維シートの単位面積あたりの繊維の体積を算出し、比重から重量を割り出し、坪量を算出する。

　金属繊維シートの密度は１．０～５．０
ｇ／ｃｍ³であることが好ましく、１．４～２．０ｇ／ｃｍ³であることがより好ましく、１．７ｇ／ｃｍ³程度であることが好ましい。
　なお、金属繊維シートの密度は、ＪＩＳＰ８１１８に従い、密度（ｇ／ｃｍ³）＝坪量（ｇ／ｍ²）／（厚さ（ｍｍ）×１０００）により求めた値とする。
　金属繊維シートの密度が、１．０～５．０ｇ／ｃｍ³であると金属繊維シートとしての強度を確保することができ、金属繊維同士の接点を比較的、均一にすることができるため、このような金属繊維シートを第一の多孔質発熱体および／または第二の多孔質発熱体として用いたシート状ヒータは、第一の多孔質発熱体と第二の多孔質発熱体とをより強固に接合することができ、かつ可撓性に優れる。

　金属繊維シートは、乾式不織布の製造方法によっても、湿式抄造法によっても製造することができる。湿式抄造法によって製造する場合には、例えば、断面の等面積円相当径が２～１００μｍ、長さが２～２０ｍｍの無数の金属製の繊維を分散媒（水や有機溶媒等）内で撹拌した後、有機系の凝集剤等を加え、角形手漉き装置（東洋精機社製など）を用いてシート化し、フェロタイプの乾燥装置を用いて坪量が５０～１１００ｇ／ｍ²の乾燥シートを得る。その後、４００～１３００℃で焼成すると金属繊維シートを得ることができる。

　多孔質発熱体は、その比電気抵抗が５～３０００μΩｃｍのものであることが好ましく、１０～２５００μΩｃｍのものであることがより好ましい。
　ここで多孔質発熱体２の比電気抵抗は、ＪＩＳ　Ｋ　７１９４に準拠して求めた値とする。

　多孔質発熱体の厚さは１０～６００μｍであることが好ましく、２０～１５０μｍであることがより好ましく、２５～１００μｍであることがさらに好ましい。厚さが１０～６００μｍである第一の多孔質発熱体および／または第二の多孔質発熱体を用いたシート状ヒータは、第一の多孔質発熱体と第二の多孔質発熱体とをより強固に接合することができ、かつ可撓性に優れる。

　ここで多孔質発熱体の厚さは、次のように求めるものとする。
　初めに、本発明のシート状ヒータについて、その主面の垂線に平行な方向における断面を得る。この断面は図２～図４に相当する。
　次に、光学顕微鏡を用いてその断面の拡大写真（２００倍）を得た後、拡大写真において多孔質発熱体の厚さを無作為に選択した１００か所にて測定し、それらの単純平均値を求める。
　そして、得られた単純平均値をその多孔質発熱体の厚さとする。
　なお、本発明のシート状ヒータが備える多孔質発熱体以外の要素の厚さについても、同様の方法によって求めるものとする。

　多孔質発熱体の形状や大きさは、加熱対象物の形状や大きさ等に合わせて、適宜、調整することができる。

　１つの本発明のシート状ヒータにおいて、第一の多孔質発熱体２と第二の多孔質発熱体３とが異なるものであってよいが、同一のものであることが好ましい。本発明のシート状ヒータを折り曲げたときや、加熱対象物の表面に設置させるために変形させたときに、第一の多孔質発熱体２と第二の多孔質発熱体３が同一挙動となるため、接合状態を維持しやすく、かつ可撓性にも優れるからである。

＜第一の接合助材、第三の接合助材＞
　第一の接合助材および第三の接合助材について説明する。

　第一の接合助材および第三の接合助材は導電性を有していれば、その材質は特に限定されない。Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｎｉ（ニッケル）、ニクロム、カーボン、Ｆｅ（鉄）、Ｃｒ（クロム）などであってよいが、ステンレスであることが好ましい。
　第一の接合助材および第三の接合助材の材質は、第一の多孔質発熱体２と第二の多孔質発熱体３との接合強度および接合容易性、ならびに本発明のシート状ヒータの可撓性等を考慮して適宜選択することができる。

　第一の接合助材および第三の接合助材は、例えば金属箔、シート状の金属メッシュ、金属繊維不織布、金属繊維織布、線状の金属繊維、テープ状の金属繊維であってよい。

　具体的には、金属メッシュとして、例えば２００～５００メッシュの金属メッシュが挙げられる。
　金属繊維不織布として、例えば１５００ｇ／ｍ²のステンレス繊維不織布（SUS316Lニードルパンチウェブ、株式会社日工テクノ製）が挙げられる。
　金属繊維織布として、例えばＳＵＳクロス（ナスロンクロスＡ、日本精線株式会社製）が挙げられる。
　線状の金属繊維として、例えばフィラメントヤーン（ナスロン１２－２０００／３、日本精線株式会社製）が挙げられる。
　テープ状の金属繊維として、例えばＳＵＳテープ（ナスロンテープＢ　Ｗ１６（日本精線株式会社製）が挙げられる。

　第一の接合助材および／または第三の接合助材は金属箔であることが好ましく、ステンレス箔であることがより好ましい。第一の接合助材および／または第三の接合助材が金属箔であると、第一の多孔質発熱体および／または第二の多孔質発熱体と、第一の接合助材および／または第三の接合助材とを溶接接合をしやすい。

　第一の多孔質発熱体および第二の多孔質発熱体の材質がステンレスである場合に、同様にステンレスからなる第一の接合助材および第三の接合助材を用いると、接合部を形成しやすい。
　第一の多孔質発熱体、第二の多孔質発熱体、第一の接合助材および第三の接合助材が同一組成のステンレスからなると、接合部をより形成しやすい。

　第一の多孔質発熱体および第二の多孔質発熱体の材質がステンレスである場合に、ステンレス箔を第一の接合助材および／または第三の接合助材として用いると、接合部をより形成しやすい。
　第一の多孔質発熱体、第二の多孔質発熱体、ステンレス箔である第一の接合助材およびステンレス箔である第三の接合助材が同一組成のステンレスからなると、接合部をより形成しやすい。この場合、接合部が小さくても第一の多孔質発熱体と第一の接合助材と第三の接合助材と第二の多孔質発熱体との接合強度を確保しやすく、かつ、本発明のシート状ヒータ１の可撓性が高まる。

　第一の接合助材および第三の接合助材の形状や大きさは、適宜、調整することができる。

　第一の接合助材および第三の接合助材は比電気抵抗が５～１００μΩｃｍのものであることが好ましく、１０～９０μΩｃｍのものであることがより好ましい。
　ここで第一の接合助材および第三の接合助材の比電気抵抗は、ＪＩＳ　Ｋ　７１９４に準拠して求めた値とする。

　第一の接合助材および第三の接合助材の厚さは、各々、１０～１００μｍであることが好ましい。この場合、本発明のシート状ヒータ１の可撓性を確保したうえで、第一の多孔質発熱体と第一の接合助材と第三の接合助材と第二の多孔質発熱体との接合強度も確保することができる。

＜第二の接合助材、第四の接合助材＞
　第二の接合助材および第四の接合助材について説明する。

　第二の接合助材および第四の接合助材は、可撓性を有し、本発明のシート状ヒータが含む第一の多孔質発熱体および第二の多孔質発熱体が発熱した場合に到達する温度（発熱温度）に対する耐熱性があれば、無機物であっても、有機物であってもよい。

　第二の接合助材および第四の接合助材の材質は、例えば、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｎｉ（ニッケル）、ニクロム、カーボン、Ｆｅ（鉄）、Ｃｒ（クロム）などの金属であってもよいが、ステンレスであることが好ましい。

　ただし、上記の実施形態１～５は、第二の接合助材および第四の接合助材が、無機物の一つである金属からなる態様である。
　例えば実施形態１は第二の接合助材５が金属からなるため、実施形態１の本発明のシート状ヒータ１ａが有する接合部８は第二の接合助材５の少なくとも一部と、第一の多孔質発熱体２の少なくとも一部と、第一の接合助材４の少なくとも一部と、第二の多孔質発熱体３の少なくとも一部との各々が溶融し、その後、固化したことで形成されたものであり、接合部８によって第二の接合助材５と、第一の多孔質発熱体２と、第一の接合助材４と、第二の多孔質発熱体３とは電気的につながっている。
　これに対して、実施態様１における第二の接合助材５が金属ではない場合、そのような態様の本発明のシート状ヒータ１ａが有する接合部８は第一の多孔質発熱体２の少なくとも一部と、第一の接合助材４の少なくとも一部と、第二の多孔質発熱体３の少なくとも一部との各々が溶融し、その後、固化したことで形成されたものである。

　第二の接合助材および第四の接合助材の材質は、第一の接合助材と同じであってもよいし、第一の接合助材と異なっていてもよい。

　第二の接合助材および第四の接合助材の材質は、第一の多孔質発熱体と同種の金属であることが好ましい。
　第二の接合助材および第四の接合助材の材質は、第一の接合助材および／または第三の接合助材と同種の金属であることが好ましい。
　第二の接合助材および第四の接合助材の材質は、第二の多孔質発熱体と同種の金属であることが好ましい。

　第二の接合助材および第四の接合助材は、例えば金属箔、シート状の金属メッシュ、金属繊維不織布、金属繊維織布、線状の金属繊維、テープ状の金属繊維であってよい。

　第二の接合助材が存在することにより、本発明のシート状ヒータに外力が加わった場合に、第一の多孔質発熱体が破断し難いため、第一の多孔質発熱体と第二の多孔質発熱体との接合が維持されやすい。

　第四の接合助材が存在することにより、本発明のシート状ヒータに外力が加わった場合に、第二の多孔質発熱体が破断し難いため、第一の多孔質発熱体と第二の多孔質発熱体との接合が維持されやすい。

　第二の接合助材および第四の接合助材の大きさ、形状は特に限定されない。第二の接合助材および第四の接合助材の大きさ、形状は、第一の接合助材と同じであってもよいし、第一の接合助材と異なっていてもよい。

　第二の接合助材および第四の接合助材の厚さは、各々、１０～１００μｍであることが好ましい。この場合、第一の多孔質発熱体および第二の多孔質発熱体と接合しやすく、かつ本発明のシート状ヒータは可撓性を維持しやすい。

＜第一絶縁層、第二絶縁層、第三絶縁層および第四絶縁層＞
　第一絶縁層、第二絶縁層、第三絶縁層および第四絶縁層について説明する。
　本発明のシート状ヒータは第一絶縁層と、シート状の第一の多孔質発熱体と、第二絶縁層と、第三絶縁層と、シート状の第二の多孔質発熱体と、第四絶縁層と、がこの順に積層している部分を含む。

　第一絶縁層、第二絶縁層、第三絶縁層および第四絶縁層は、第一の多孔質発熱体および第二の多孔質発熱体と他とを電気的に絶縁する役割を果たす。したがって絶縁性が高い材質からなるシート状のものであることが好ましい。

　また、本発明のシート状ヒータを加熱対象物の表面に設置したときに、加熱対象物の表面に近い方の絶縁層は、絶縁性に加え、熱伝導性を備えることが好ましい。

　第一絶縁層、第二絶縁層、第三絶縁層および第四絶縁層は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、シリコーン樹脂、セラミック等からなるものであってよい。これらは絶縁性が高いからである。これらの中でも第一絶縁層、第二絶縁層、第三絶縁層および第四絶縁層からなるからなる群から選ばれる少なくとも１つはＰＩ（ポリイミド）からなることが好ましい。耐熱性および絶縁性が優れるからである。

　第一絶縁層、第二絶縁層、第三絶縁層および第四絶縁層の厚さは特に限定されないが、各々、５０～７００μｍであることが好ましく、１００～６００μｍであることがより好ましく、２００～５００μｍであることがさらに好ましい。

　第一絶縁層、第二絶縁層、第三絶縁層および第四絶縁層の形状や大きさは特に限定されない。ただし、第一絶縁層、第二絶縁層、第三絶縁層および第四絶縁層は、第一の多孔質発熱体および第二の多孔質発熱体と他とを電気的に絶縁する役割を果たすため、第一絶縁層および第二絶縁層の主面の大きさは、通常、第一の多孔質発熱体の主面の大きさよりも大きく、第三絶縁層および第四絶縁層の主面の大きさは、通常、第二の多孔質発熱体の主面の大きさよりも大きい。

　例えば実施形態１のように、第一絶縁層６ａと、シート状の第一の多孔質発熱体２と、第二絶縁層６ｂと、第三絶縁層６ｃと、シート状の第二の多孔質発熱体３と、第四絶縁層６ｄと、がこの順に積層している部分を含む本発明のシート状ヒータ１ａの場合、第一絶縁層６ａと第一の多孔質発熱体２との主面同士、第一の多孔質発熱体２と第二絶縁層６ｂとの主面同士、第三絶縁層６ｃと第二の多孔質発熱体３との主面同士、第二の多孔質発熱体３と第四絶縁層６ｄとの主面同士は、例えば接着剤を用いて接着させることができる。

　第一絶縁層６ａと第一の多孔質発熱体２との間、第一の多孔質発熱体２と第二絶縁層６ｂとの間、第三絶縁層６ｃと第二の多孔質発熱体３との間、第二の多孔質発熱体３と第四絶縁層６ｄとの間に、他層等が存在していてもよい。

　１つの本発明のシート状ヒータにおいて、第一絶縁層と、第二絶縁層と、第三絶縁層と、第四絶縁層とは、同一の材料からなるものであってよいし、異なる材料からなるものであってもよい。
　１つの本発明のシート状ヒータにおいて、第一絶縁層と、第二絶縁層と、第三絶縁層と、第四絶縁層とは、同一の厚さであってもよいし、異なる厚さのものであってもよい。

　本発明のシート状ヒータの厚さは１５０～５００μｍであることが好ましく、３００～４００μｍであることがより好ましい。

　前述のように、本発明のシート状ヒータでは、第一の多孔質発熱体と第二の多孔質発熱体との間に、第二絶縁層および第三絶縁層の代わりに、第一の接合助材が存在する部分を有する。つまり、本発明のシート状ヒータにおける第一の接合助材が存在する箇所において、第二絶縁層および第三絶縁層は存在しない。

＜＜製造方法＞＞
　本発明のシート状ヒータの製造方法（以下、本発明の製造方法という）について、図１０、図１１を用いて説明する。
　以下に説明する本発明の製造方法は好ましい製造方法の例示である。本発明のシート状ヒータは、以下に説明する本発明の製造方法によって製造されたシート状ヒータに限定されない。

　図１０、図１１は、実施形態２のシート状ヒータ１ｂの製造方法を説明するための図である。
　先ず、第一絶縁層６ａ、第二の接合助材５、第一の多孔質発熱体２、第一の接合助材４および第二絶縁層６ｂの順に積層し、各層を密着した基材１１ａを用意する（図１０）。各層は、例えば接着剤を用いることによって密着することができる。
　同様に、第三絶縁層６ｃ、第三の接合助材９、第二の多孔質発熱体３、第四の接合助材１０および第四絶縁層６ｄの順に積層し、各層を密着した基材１１ｂを用意する（図１０）。

　次に、基材１１ａにおいて、第二絶縁層６ｂの一部を開口して第一の接合助材４の主面を露出させる（図１１）。同様に、基材１１ｂにおいて第三絶縁層６ｃの一部を開口して第三の接合助材９の主面を露出させる（図１１）。開口する手段としては、当業者の知る任意の手段を用いることが可能であり、例えばカッターを用いることができる。

　次に、露出させた第一の接合助材４の主面と第三の接合助材９の主面とを密着させるように、基材１１ａと基材１１ｂとを近づける（図１１）。

　次に、第一絶縁層６ａおよび／または第四絶縁層６ｄの少なくとも一部を剥がして、第二の接合助材５の主面および／または第四の接合助材１０の主面を露出させる。
　そして、密着させた第一の接合助材４の主面と第三の接合助材９の主面とを接合する。接合する手段としては、例えば露出させた第二の接合助材５の主面または第四の接合助材１０の主面に溶接棒を押し当てて溶接する方法が挙げられる。そうすると、同じに接合部を形成することができる。

　本発明に係るシート状ヒータは、例えば、配管用途、成膜装置用途や温風発生用途等に適用可能である。

　この出願は、２０２２年３月３１日に出願された日本出願特願２０２２－０５８７８９を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。

　１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ　シート状ヒータ
　２　第一の多孔質発熱体
　３　第二の多孔質発熱体
　４　第一の接合助材
　５　第二の接合助材
　６ａ　第一絶縁層
　６ｂ　第二絶縁層
　６ｃ　第三絶縁層
　６ｄ　第四絶縁層
　８　接合部
　９　第三の接合助材
　１０　第四の接合助材
　１１ａ、１１ｂ　基材

Claims

　シート状ヒータであって、
　第一絶縁層と、
　シート状の第一の多孔質発熱体と、
　第二絶縁層と、
　第三絶縁層と、
　シート状の第二の多孔質発熱体と、
　第四絶縁層と、
がこの順に積層している部分を含み、
　前記第一の多孔質発熱体と前記第二の多孔質発熱体との間に、前記第二絶縁層および前記第三絶縁層の代わりに、第一の接合助材が存在する部分を有し、
　加熱されたことで前記第一の多孔質発熱体と、前記第一の接合助材と、前記第二の多孔質発熱体と、の各々における少なくとも一部が溶融し、その後、固化したことで形成された接合部を有する、シート状ヒータ。
　さらに第二の接合助材を有し、
　前記第二の接合助材は、前記第一の多孔質発熱体の２つの主面のうち、前記第一の接合助材が存在する側とは逆の主面側に配置されており、
　前記接合部が、加熱されたことで前記第二の接合助材と、前記第一の多孔質発熱体と、前記第一の接合助材と、前記第二の多孔質発熱体と、の各々における少なくとも一部が溶融し、その後、固化したことで形成されたものである、請求項１に記載のシート状ヒータ。
　１つの前記第一の接合助材につき、複数の前記接合部を有する、請求項１または２に記載のシート状ヒータ。
　前記第一の多孔質発熱体および／または前記第二の多孔質発熱体が金属繊維を含む、請求項１～３のいずれかに記載のシート状ヒータ。
　前記第一の接合助材が金属箔である、請求項１～４のいずれかに記載のシート状ヒータ。