JPS62103996A

JPS62103996A - 面状発熱体

Info

Publication number: JPS62103996A
Application number: JP24126785A
Authority: JP
Inventors: 長島　和喜雄; 晃宮本
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 1985-10-30
Filing date: 1985-10-30
Publication date: 1987-05-14

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、低電圧電源に接続して使用される場合にも大
きな発熱量を出すことができ、所望の温度分布を付与す
ることができる面状発熱体に関し、さらに詳細には発熱
回路が２種以上の抵抗値の異なる導電材からなる部分回
路が交互に連接された面状発熱体に関する。

（従来の技術、発明が解決しようとする問題点）従来、
導電性インクを用いて、基材上の電極間に印刷により発
熱回路を形成する方法で製造される面状発熱体では、発
熱回路は全て同一の導電性インクで均一に印刷されてい
た。このような発熱回路の抵抗値Ｒおよび発熱量Ｗは次
のように表される。すなわち、Ｒ−βＬ／ＢＮ　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（１）Ｗ　＝　Ｖ　／Ｒ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）ここ
で、βは発熱回路に用いられる導電性インクの抵抗値を
面積抵抗（０口）で表示し、Ｌは発熱回路の長さ、Ｂは
発熱回路の線の巾、Ｎは発熱回路の数およびＶは電極に
印加される電圧でｂる。面状発熱体の発熱量Ｗは、（２
１式かられかるとおり、抵抗値Ｒ１に小さくすることに
よ抄大きくすることができる。また、抵抗値を小さくす
るためＫはｔｌ）式からβ、Ｌｌに小さく、８１Ｎを大
きくすれば良いことが判る。しかしながら、決められた
寸法範囲の中では線巾Ｂを大きくすれば配設できる線の
数Ｎが減少するので８１ＮによってＲを調節できる範囲
は小さい。また、線の長さしについては電極間距離より
短い長さにすることは不可能なので％Ｒを小さくしたい
場合は専らＩのみを小さくする、すなわち抵抗値の低い
導電材を使用する以外に方法が無かった。しかしながら
、一般に市販されている発熱体用導電性インクの抵抗値
は最も低いもので１００口程度であ＃）％バッテリー等
の低電圧電源を利用して用いられる面状発熱体の場合に
は、抵抗値の低い発熱体用インクが入手できないため、
所望の面状発熱体を製造できないなどの不都合があった
。

また、面状発熱体の表面温度分布は発熱と放熱との平衡
状態により定まるため、発熱回路が均一に配設された面
状発熱体では、たとえば、水平に設置された場合には中
央部の温度が周辺部より高くなり、また、垂直に設置さ
れた場合には上部の温度が下部より高くなり、いずれの
場合も温度分布が不均一となるなどの不都合があった。

前記のごとく、従来の発熱体用導電性インクの抵抗値に
限界があるため、低電圧電源で十分な発熱量を出せるよ
うな抵抗値の低い面状発熱体の製造【は自ずと限界があ
った。また、従来の面状発熱体は使用態様によって、温
度分布が均一にならないなどの問題点があった。

（問題を解決するための手段、作用）本発明は、基材に電極と発熱回路が配設された面状発熱
体において、電極間に介在する発熱回路が、抵抗値の異
なる２種以上の導電材からなる部分回路が交互に連接さ
れていることを特徴とする面状発熱体である。

本発明の面状発熱体の基材および電極は、それぞれ従来
の面状発熱体における基拐および電極と同様である。す
なわち、基材はポリエステルフィルム、ポリカーボネー
トフィルム、ポリエーテルサル７オンフイルムルム゛またはマイカ板などである。また、電極は銀ペー
スト、もしくは銅ペーストなどの導電ペーストを印刷し
たもの，金属溶射、金属蒸着。

したものなどである。

本発明の面状発熱体における発熱回路は抵抗値の異なる
導電材からなる部分回路が交互に連接されて形成される
。この導電材として通常は導電性インクが使用され、比
較的抵抗値の高い導電性インクとして発熱体用インクが
、また比較的抵抗値の低いインクとして導電回路用イン
クがそれぞれ使用される。両者ともそれ自体公知の物が
使用される。発熱体用インクとしては、たとえばカーボ
ンブラック、グラファイトなどの炭素粉とエポキシ樹脂
、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂とを混練りして調
製された面積抵抗が１Ωロ〜ＩＯＫΩロ程度、好ましく
は１０口〜５にΩ０程度のインクが使用される。市どが
ある。また導電回路用インクとしては銀粉、銀−／（ラ
ジューム粉、銅粉などとエポキシ樹脂、フェノール樹脂
などの熱硬化性樹脂とを混練りして調製された面積抵抗
１０　〜１０　００程度，好ましくは１０　００程度の
インクが使用される。市販品として、たとえばデュポン
社の４９２２（面積抵抗　１０　０口）などがある。

また、前記のカーボン系、グラフフィト系のインクと金
属系のインクの中間程度の抵抗値を有する導電性インク
も使用することができる。

導電材としては、一般には前記のような導電性インクが
使用されるが導電性インク以外にたとえば金属箔、金属
蒸看膜などをエツチングして形成した部分回路、メツ中
により形成した部分回路なども本発明の導電材として使
用することを妨げない。

部分回路の長さ、配列順序などを適宜選択することによ
り所望の発熱Ｊｔ，温度分布の面状発熱体を得ることが
できる。これらについて図面に示された実施例によって
さらに詳細に説明する。

（実施例）第１図は面状発熱体の平面図の一例である。

すなわち、長方形の基材の表ＩｉＩｉＫ１基材１０両端
縁に沿って２本の電極２．２がそれぞれ配設され、これ
らの電極２．２間に電極に垂直に複数本の直線状の発熱
回路３．・・・、３が介在せしめられている（ただし、
中央部の発熱回路は省略されている）。

第２〜５図は第１図で示された面状発熱体の発熱回路の
詳細を示すための発熱回路の拡大図ンクで均一に印刷さ
れた従来の面状発熱体の発熱回路を示す。第３〜５図は
本発明の面状発熱体における発熱回路の例である。すな
わち、側倒の発熱回路３はカーボン系の発熱体用インク
で印刷された部分（以下部分回路Ａと記す）４゜４、・
・・・・・、４と金属系の導電回路用インクで印刷され
た部分（以下部分回路Ｂと記す）５，５゜・・・・・・
、５とが交互に直列に連接されて形成されている。第１
図の面状発熱体において発熱回路の線巾がＢ、長さがし
てあり第２図に示された従来の発熱回路がＮ本配設され
た場合には、この面状発熱体の抵抗値Ｒは（１）式に示
したとおり、βＬ／ＢＮである。また、第１図の面状発
熱体において、発に）回路のｆｉｒ　１１がＢ、す→長
さがＬであり、第３図に示す本発明の面状発熱体におけ
る発熱回路で部分回路Ａ４．・・・・・・、４の単位長
さが１１　ｓ部分回路Ｂ５の単位長さがノ２　で、各部
分回路が交互にＵｆＷずつ直列に連接された発熱回路が
Ｎ本配設された場合には、この面状発熱体の抵抗値Ｒ°
　は次のように表わされる。

Ｒ’＝Ｕ（βｌ＋／Ｂ＋β’　ｌ　２／Ｂ　）／Ｎ＝Ｒ
（β１１　＋β’１２）／ＩＣ１１＋ｌｚ’）・・・（
３）ここでβはカーボン系の発熱体用インクの面積抵抗
であり、β１　は金属系の導電回路用インクの面積抵抗
である。また、１２／１１の比をＫとすると（３）式は
次のように表すことができる。

Ｒ’＝ＲＸ（β＋β’Ｋ）／β（１＋Ｋ）・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（４）たとえば、カーボン系
の発熱体用インクの面積抵抗値βが１００口、金属系の
導電回路用インクの面積抵抗値β１　が１０　　Ω０程
度で１２／１１の比Ｋが１〜１００程度の場合に、β１
にの値はβの値の１〜ｏ、ｏ１９６であり実質的には無
視できるので（４）式は次のように近似できる。

Ｒ’　＝　Ｒ／（１＋Ｋ）・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（５）すなわち、ｌｚ／ｌ＋　　の比をＫに
した場合、本発Ｊｌの発熱回路は従来の発熱回路に比べ
、約１／（１＋Ｋ）の抵抗値が得られ、そのため同じ印
ｖＯＴＬ圧でも発熱回路の発熱量が増大すること′が判
る。この場合に、金属系の導電回路用インクの抵抗値は
カーボン系の発熱体用インクの抵抗値（Ｃ比べ極めて小
さく、また直列に連接された部分回路中では各部分回路
にかかる電圧（分圧）は各部分回路の抵抗値に比例する
ので金属系の導電回路用インクからなる部分回路にかか
る電圧（分圧）は極めて小さく実質的に発熱せず、カー
ボン系の発熱体用インクからなる部分回路だけが発熱す
る。従って１２　　の長さ１にあまり長くすると温度ム
ラになって現れることがある。印刷する基材や面状発熱
体の使用環境により異なるが、この温度ムラをさけるた
めｌ！２　　は１０＋ｎ以下にすることが好ましく、印
刷精度の関係から１１　　は０．１ｆｉ以上にすること
が好ましい。従って本発明に係わる発熱回路で１１が０
．１１１％１２　が１０１１１１の場合、Ｉｔ／１１の
比Ｋが１００以下となす（４）式より従来の発熱回路の
１／１００以上の抵抗値をもつ面状発熱体の製造が可能
となることが解る。

第４図の発熱回路６は部分回路Ａ４の長さと部分回路Ｂ
５の長さとの比を部分的に変えた場合の一例を示す。す
なわち、部分回路Ａ４同士が一直線上にあゆ、部分回路
４の長さＩｔｌ　　を一定とし、中央部では発熱回路の
１２／Ｉｔの比を大きく、電極に近づくに従って発熱回
路の１２／１１を逐次小さくすることにより、面状発熱
体が水平に設置されて用いたときに温度分布を均一化で
きる。

第５図は、第３図の発熱回路を一本おきにずらして市松
模様状に配設した例である。ｌ　ｚ／ｌ　１の比が大き
い場合には、発熱スポット間の距離を小さくできるので
温度ムラを防止する効果が得られる。

また、抵抗値の比が１０倍程度以下の２種のインクを用
いて発熱回路を形成する場合は、どちらの部分回路も発
熱するので温度ムラができにくく、１２　　を１ＱＩＩ
１１以上にしても支障なく、３１１１以上の抵抗値の異
なる部分回路を交互に直列に連接することにより、きめ
こまかな温度分布を持たせることも可能である。

（発明の効果）本発明は以上説明したように、面状発熱体の抵抗値限界
を従来よ抄大巾に拡張し、バッテリーなどの低電圧電源
に接続して使用される面状発熱体の発熱量を大巾に増大
することができ、また温度分布を自由に変更できること
によ抄、面状発熱体の機能を多様化することに役立つも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は面状発熱体の平面図の一例であり、第２〜５図
は第１図で示された面状発熱体の発熱回路の一部拡大図
である。図面において１・・・基材　　２・・・電極　　６・・・発熱回路４
・・・発熱体用インクによる部分回路（部分回路Ａ）５・・・導電回路用インクによる部分回路（部分回路Ｂ
）Ｂ・・・発熱回路の線の巾　　Ｌ・・・発熱回路の長さ
１１・・・部分回路Ａ　４の長さＩｔ２・・・部分回路Ｂ　５の長さを表わす。特許出願人　　三菱瓦斯化学株式会社代表者　長　野　和　吉

Claims

【特許請求の範囲】

基材に電極と発熱回路が配設された面状発熱体において
、電極間に介在する発熱回路が、抵抗値の異なる２種以
上の導電材からなる部分回路が交互に連接されているこ
とを特徴とする面状発熱体。