TW202123768A - 發熱體 - Google Patents

Abstract

本發明的目的在於提供一種抑制消耗電力、過度發熱及使用時的短路且追隨性亦優異的發熱體。本發明的發熱體包括：發熱部本體（10），具有包含由導電性金屬被覆的導電線的織物或編物；及電極部（30），於發熱部本體中在沿導電線的方向上隔開間隔而設置，包含具有導電性金屬的素材。

Description

發熱體

本發明是有關於一種發熱體。 本申請案基於2019年11月18日於日本提出申請的日本專利特願2019-208251號主張優先權，並將其內容引用至此。

作為面狀發熱體，例如已知有使用碳複合纖維者。碳複合纖維因電阻較高而需要較多電力，故安全性令人擔憂。

因此，專利文獻1中揭示有一種布加熱器作為發熱體，所述布加熱器包括用芯線的表面由導電層（銅、銅合金、銀等）被覆而成的導電線排列形成多個環並纏繞織入的布料及電極部。該發熱體中的電極部是於芯線（合成纖維等）的外周由粗細不同的銅撚合而成的第一電極線、第二電極線所構成，第一電極線與第二電極線被縫入布料的另一面。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]國際公開第2013/085051號

[發明所欲解決之課題] 然而，專利文獻1所記載的發熱體中電極部的導電部為銅，電阻不同於作為布料導電部的銀，因此會產生過度發熱或溫度不均的問題。又，過度發熱有可能引發短路，因此必須避免過度發熱。

所述問題例如於將發熱體用於直接與皮膚接觸的護體等的情形時，會導致皮膚的灼傷、未達到必需溫度而無法發揮功能等問題。

本發明是考慮以上方面而完成者，其目的在於提供一種抑制消耗電力、過度發熱或溫度不均、及使用時的短路且追隨性亦優異的發熱體。 [解決課題之手段]

根據本發明的第一態樣，提供一種包含發熱部本體及電極部的發熱體，所述發熱部本體具有包含由導電性金屬被覆的導電線的織物或編物，所述電極部於所述發熱部本體中在沿所述導電線的方向上隔開間隔而設置，包含具有所述導電性金屬的素材。

又，於所述本發明的一態樣的發熱體中，所述電極部形成於所述發熱部本體中配置有所述導電性金屬的微粒的區域。

又，於所述本發明的一態樣的發熱體中，所述電極部是包含由所述導電性金屬被覆且沿著與沿所述導電線的方向交叉的方向配置的導電線的織物或編物。

又，於所述本發明的一態樣的發熱體中，所述電極部是由所述導電性金屬形成且沿著與沿所述導電線的方向交叉的方向配置的箔。

又，於所述本發明的一態樣的發熱體中，所述發熱部本體與所述電極部的至少一者具有所述編物。

又，於所述本發明的一態樣的發熱體中，所述編物藉由經編形成。

又，於所述本發明的一態樣的發熱體中，於所述發熱部本體的至少一面積層有塑膠膜。 [發明的效果]

本發明可提供一種抑制消耗電力、過度發熱或溫度不均、及使用時的短路且追隨性亦優異的發熱體。

以下，參照圖1至圖3對本發明的發熱體的實施形態進行說明。 再者，以下實施形態表示本發明的一態樣，並不對本發明進行限定，可於本發明的技術思想的範圍內任意變更。又，於以下圖式中，為了使各結構容易理解，而使各構造的比例尺或數量等不同於實際構造。

圖1是表示本實施形態的發熱體的概略性平面圖。圖2是圖1的正面圖。

如圖1所示，發熱體1包括發熱部本體10、電極部30及塑膠膜40（圖1中未圖示）。發熱部本體10以俯視大致矩形所形成。電極部30沿發熱部本體10的長度方向隔開間隔而配置。本實施形態的電極部30沿發熱部本體10的長度方向的兩端隔開間隔而配置。

再者，於以下說明中，將沿下文所述的發熱部本體的導電線且對發熱部本體10配置電極部30的方向設為X方向，將與沿所述導電線的方向交叉且與X方向正交的方向設為Y方向，將與X方向及Y方向正交的發熱部本體10的厚度方向設為Z方向而適當說明。

發熱部本體10具有位於較Y方向的中央更靠-Y側的位置的矩形部11、自矩形部11的X方向兩端各端向+Y側延伸後向X方向的中央側彎曲並沿X方向延伸的彎曲部12、及自彎曲部12的前端向+Y側延伸的突部13。沿X方向延伸的彎曲部12是與矩形部11隔開間隙而配置。又，彎曲部12的前端彼此及突部13彼此是隔開間隙而配置。

於各突部13分別設置有端子14。端子14經由配線15連接於電源16。作為電源16，可使用直流電源與交流電源的任一者。於使用直流電源的情形時，電源16可使用輸出直流（direct current，DC）1.5 V以上、DC25 V以下的電壓者。於該情形時，作為電源16，例如可列舉：DC1.5 V的乾電池、鋰聚合物電池、鋰電池、固態鋰電池。又，電源16亦可使用藉由交流（alternating current，AC）/直流轉換器將AC100 V或AC200 V的交流電源轉換為例如DC1.5 V以上、DC25 V以下的直流電流並輸出經轉換的直流電流的定電壓裝置。於將發熱體1用作護體等的情形時，就便攜性的觀點而言，電源16較佳為直流電源（電池）。 發熱部本體的溫度設定並無特別規定，較理想為於20℃～100℃之間設定。作為該情形時的電極部的溫度，較理想為低於發熱部本體的溫度或者相對於發熱部本體的溫度為20℃以下。

發熱部本體10由織物或編物形成。織物是使縱向直線延伸的線與橫向直線延伸的線正交織入而構成。編物是用線排列形成多個環並使該環彼此規則地纏繞而構成。作為本實施形態的發熱部本體10，就伸縮性的觀點而言，較佳為編物。又，作為本實施形態的發熱部本體10，就若伸縮過大則溫度過度上升的觀點而言，與環橫向前進製作編織物的緯編相比，較佳為環縱向前進製作編織物的經編。

圖3是局部表示形成發熱部本體10的經編編物的一例的組織的圖。如圖3所示，實線表示的線是由同一筘供給的可染性線61、可染性線63、可染性線65，實線表示的線是由其他同一筘供給的可染性線62、可染性線64、可染性線66，可染性線61、可染性線63、可染性線65與可染性線62、可染性線64、可染性線66以鏡面對稱的方式編組而形成網狀經編織物。粗實線表示的線是由同一筘供給的導電線71、導電線73、導電線75，粗虛線表示的線是由其他同一筘供給的導電線72、導電線74、導電線76，導電線71、導電線73、導電線75與導電線72、導電線74、導電線76一起插入由可染性線編組而成的網狀經編織物中。

於圖3中，導電線71、73、75組與另一組導電線72、74、76於經編織物中交叉。如上文所述，導電線於表面被覆有金屬，因此藉由鄰接的導電線交叉並沿X方向配置，而將經編織物中實質上全部導電線電性連結。其結果為即便於一根導電線斷開的情形時，亦可抑制Y方向特定的位置處未經加熱而產生過度發熱或溫度不均的情況。

導電線71～導電線76是由例如包含纖維的芯線與被覆該芯線表面的導電層（導電物質）所構成。作為導電層，例如由金、銀、銅、鋅、鉛、錫、鋁、鐵等金屬所形成。導電層可根據所使用的金屬而藉由例如蒸鍍、電鍍等形成。即，導電線71～導電線76是鍍金屬線。作為形成導電層的金屬，若考慮成本、對生物體的過敏反應、進而電阻的大小，則較佳為銀、銅、金、鐵，更佳為銀、銅。

作為芯線，例如可使用：聚醯胺纖維、聚酯纖維、聚胺酯纖維、尼龍纖維、丙烯酸纖維、維尼綸纖維、聚乙烯纖維、聚氯乙烯纖維、聚丙烯纖維等各種合成纖維；乙酸酯纖維、聚乳酸纖維等各種半合成纖維；棉、麻等各種天然纖維；人造絲等各種再生纖維。關於導電線71～導電線76的粗細程度，於鍍銀線的情形時，使用10 d～110 d左右的單絲或多絲，這種線的情形時的銀含有率以重量換算計為10%～50%。

電極部30形成於發熱部本體10中的矩形部11的X方向兩端部、所述彎曲部12及突部13。如圖1及圖2所示，電極部30具有設置於發熱部本體10的兩端部及發熱部本體10的+Z側的面10a的金屬微粒層31作為具有導電性金屬的素材。金屬微粒層31形成於將導電性金屬配置於發熱部本體10的區域。作為金屬微粒層31的形成方法，並無特別限定，例如可選擇使用含有金屬微粒的油墨的絲網印刷、平板印刷、噴墨印刷等各種印刷方法。

作為形成金屬微粒層31的金屬微粒，選擇與形成導電線71～導電線76的導電層的金屬相同的金屬的微粒。於本實施形態中，如上所述，考慮成本、對生物體的過敏反應而使用銀微粒。更詳細而言，微粒是銀的粒徑為奈米級（0.01～50微米）的奈米銀粒子。

關於本實施形態所示的微粒，形狀等並無限制，指利用動態（或靜態）光散射測定裝置的測定中平均粒徑為0.01～50微米的微粒。 作為微粒的平均粒徑，較佳為0.01～50微米，更佳為0.5～50微米，進而較佳為1～20微米。 作為微粒的粒徑的測定方法，例如可列舉德國ALV公司製造的CGS-3、安東帕（AntonPaar）公司製造的SAXSess mc2等。

於發熱部本體10上積層有金屬微粒層31的電極部30中，藉由密集配置的微小的金屬微粒的聚集體而作為線狀導電體發揮功能。又，藉由金屬微粒附著於導電線，而將發熱部本體10的導電線與金屬微粒層31電性連接。

如圖2所示，塑膠膜40積層於發熱部本體10的-Z側的面10b。塑膠膜40亦可為積層於發熱部本體10的Z方向的兩面的結構。作為塑膠膜40，為了維持發熱部本體10的伸縮性，例如由聚酯、聚胺酯、聚烯烴等彈性體所形成。

所述結構的發熱體1可廣泛用於例如安裝於毯等的內側、安裝於椅子的座面、安裝於內衣或鞋類、或者護體的至少一部分、其他設備或材料、其中隨附的水等的保溫等。

所述結構的發熱體1藉由自電源16經由配線15、端子14及電極部30被供電，而於導電線71～導電線76中通電，發熱部本體10發熱。

於本實施形態的發熱體1中，由於形成發熱部本體10中的導電線71～導電線76的導電層的金屬與形成電極部30（金屬微粒層31）的金屬由相同金屬形成，故而發熱部本體與電極部的電阻的差變小，而能夠抑制電極部30的過度發熱及短路的危險性，可提高安全性。又，於本實施形態的發熱體1中，由於發熱部本體10與電極部30之間的電阻的差較小，故而能夠抑制過度發熱或溫度不均的產生，因此可抑制重複使用、洗滌導致的汗、水、活性劑引起的劣化，而可長期均勻地以一定溫度進行保溫。

又，於本實施形態的發熱體1中，由於發熱部本體10與電極部30的導電部為金屬，電阻較小，故而於例如40℃下發熱所需的電力變少，可抑制消耗電力。尤其是於本實施形態的發熱體1中，若使用銀作為導電性金屬，則可進一步抑制消耗電力。此外，於本實施形態的發熱體1中，若具有金屬微粒層31作為電極部30，則電阻變小，因此可抑制電極部30的過度發熱，而能夠進一步抑制溫度不均的產生。

又，於本實施形態的發熱體1中，若由經編編物形成發熱部本體10，則與緯編編物的情形相比，洗滌或重複使用引起的收縮相對較小，因此可抑制伴隨收縮而發熱體1的溫度上升的情況，並且亦可抑制織物的變形引起的溫度變化。

進而，於本實施形態的發熱體1中，若於發熱部本體10的一面積層塑膠膜40，則可維持發熱部本體10的伸縮性，並且抑制導電線71～導電線76及電極部30的劣化，可獲得即便洗滌或重複使用亦穩定地發熱的發熱體1。又，亦可抑制伴隨劣化的短路的危險性。

[實施例] 以下，示出實施例對本發明進行詳細說明，但本發明並不限定於以下實施例，可於不脫離其主旨的範圍內適當變更而實施。

（實施例1～實施例6、比較例1～比較例2） 按照下述[表1]所示的規格，製作實施例1～實施例6、比較例1～比較例2的發熱體。 具體而言，關於實施例1～實施例6、比較例2，使用導電線為鍍銀線的發熱部本體。關於比較例1，使用導電線為碳複合纖維的發熱部本體。又，關於實施例1～實施例4，使用編織方法為經編的發熱部本體。關於實施例5、比較例1，使用為織物的發熱部本體。關於實施例6、比較例2，使用編織方法為緯編的發熱部本體。並且，關於實施例1，設為由芯線的表面被銀被覆的銀導電線所形成的電極部。關於實施例2～實施例3、實施例5～實施例6、比較例1，設為由銀導電線及銀微粒層所形成的電極部。關於實施例4，設為由銀微粒層所形成的電極部。關於比較例2，設為由芯線的表面被銅被覆的銅導電線所形成的電極部。關於實施例3～實施例6，設為於一面積層有塑膠膜的發熱體。關於實施例1～實施例2、比較例1、比較例2，設為於一面不積層塑膠膜的發熱體。

於所述發熱體中，使用希爾伯ZAG（SilbernZAG）（註冊商標）銀離子纖維，作為發熱部本體及電極部所使用的銀導電線；使用將鍍鎳的50微米的十四根銅線捲繞於33分德士（decitex）的芳香族聚醯胺纖維而成的導電線，作為銅導電線。銀微粒層的平均粒徑為1～5微米，未調配其他導電物質，為了使塗膜具有伸縮性，而含有可塑性樹脂。塑膠膜使用聚酯製且厚度50 μm者。塑膠膜藉由層壓加工而積層於發熱部本體及電極部。

[評價方法] 實施例1～實施例6、比較例1的各發熱體使用約10 cm×約20 cm的發熱部本體，比較例2使用約8 cm×約13 cm的發熱部本體。

對於所述各發熱體，以7 V使發熱部本體通電。利用通過發熱部本體各邊的中央的線進行分斷而分割成約5 cm×約10 cm（比較例2為約4 cm×約6.5 cm）的大小的四部分，對由各四個部位的最高溫度及最低溫度算出的中間溫度（（最高溫度＋最低溫度）/2，將小數點第二位四捨五入）、發熱部本體的四個部位的中間溫度與兩個電極部的各中間溫度共計六個部位的中間溫度的差、重複使用或洗滌引起的所述中間溫度的差、及斷線引起的通電不良的有無、重複使用或洗滌引起的發熱部本體的中間溫度的溫度變化、負責人的膝蓋彎曲部的柔軟性分別進行評價。 所述各溫度藉由菲力爾（FLIR）C2小型熱成像儀進行測定，分別確認最高溫度與最低溫度而用於評價。又，關於電極部（+部、-部各自）的中間溫度，由所述熱成像儀測定電極部的最高溫度與最低溫度，以所述兩點的溫度的平均值作為電極部的中間溫度。

關於7 V下發熱部本體是否能夠發熱至40℃的評價於以7 V使發熱部本體通電的情形時，將所述四個部位的中間溫度全部可發熱至40℃的情形設為「○」（好（okay，OK）），將7 V下未發熱至40℃的情形設為「×」（不好（not good，NG））。

根據發熱部本體的四個部位與電極部的兩個部位共計六個部位的中間溫度的差是否為20℃以內對有無過度發熱（有無溫度不均）進行評價。將六個部位的中間溫度中的最高溫度與最低溫度的差為20℃以內的情形設為「○」（OK），將差超過20℃的情形設為「×」（NG）。

關於重複使用或洗滌引起的過度發熱（溫度不均）、通電不良的評價，將通電1小時（7 V）、利用洗滌機投入洗滌劑進行洗滌並乾燥的循環重複六次，以與所述同樣的方式對共計六個部位的中間溫度的差進行評價。將六個部位的中間溫度中的最高溫度與最低溫度的差超過20℃的情形設為「×」（NG），將發熱本體未發熱（因斷線）的情形設為「△」（No Bad）。再者，未對所述發熱部本體四個部位的中間溫度全部未發熱至40℃的比較例1的發熱體進行評價。

關於重複使用或洗滌引起的發熱部本體的發熱溫度變化的評價，將發熱部本體的各四個部位的初始（六次重複使用、洗滌前）的中間溫度與所述試驗後的中間溫度的差為四個部位全部為2℃以下的情形設為「○」（OK），將中間溫度的差為四個部位中至少一個部位超過2℃的情形設為「△」（No Bad）。再者，未對因重複使用、洗滌而產生過度發熱的比較例2與產生通電不良的實施例4的發熱體進行評價。

對彎曲處的柔軟性進行評價。柔軟性的評價是於圓筒狀的護膝（桐灰化學（股）製造，「膝蓋霍通（Hotton）」的輔助保持件）內安裝各發熱體，由三名負責人（成人）進行十次屈伸運動後，將感覺到有柔軟性的情形設為3分，將感覺到略有柔軟性的情形設為2分，將未感覺到柔軟性的情形設為1分，以小數點後一位計算出3人評價的平均值。將2.5～3分設為「○」（OK），將1.5～2.4設為「△」（No Bad），將1.4以下設為「×」（NG）。

護體是支撐人的可動部（膝、肘、頸、足踝、肩、手腕、腰、髖關節及其周邊部）的支撐具。作為護體，較佳為具有可將發熱體組入所述人可動部的構造的護體。作為護體，可採用以圓筒形狀形成的結構或連接至少一個平面體的端部而以筒狀形成的結構。作為護體的素材，例如彈力網素材、軟毛絨素材、雙針床拉舍爾素材、單針床拉舍爾素材、網素材及其等的組合、圓編織物針織面料等，只要具有伸縮性及柔軟性，於人穿著時壓迫而使人的可動部（關節部等）穩定，則無特別限定。又，為了獲得緩衝性、保溫效果，亦可構成彈性體發泡體。

[表1]

	實施例1	實施例2	實施例3	實施例4	實施例5	實施例6	比較例1	比較例2
導電線	鍍銀線	鍍銀線	鍍銀線	鍍銀線	鍍銀線	鍍銀線	碳複合纖維	鍍銀線
編織方法	經編	經編	經編	經編	織物	緯編	織物	緯編
電極部	銀導電線	銀導電線＋銀微粒層	銀導電線＋銀微粒層	銀微粒層	銀導電線＋銀微粒層	銀導電線＋銀微粒層	銀導電線＋銀微粒層	銅導電線
膜積層構造	無	無	有	有	有	有	無	無
7 V下可發熱至40℃	○	○	○	○	○	○	×	○
未產生過度發熱（溫度不均）	○	○	○	○	○	○	-	×
未產生重複使用、洗滌引起的過度發熱（溫度不均）、通電不良	○	○	○	△	○	○	-	×
重複使用、洗滌導致的發熱部本體的收縮、變形引起的與初始溫度的差為2℃以下	○	○	○	-	△	△	-	-
彎曲部的柔軟性	○	○	○	○	△	○	-	○

如[表1]所示，於發熱部本體的導電線與電極部的導電層為相同金屬的實施例1～實施例6的發熱體中，於用於發熱部本體以40℃發熱的電力、及發熱部本體與電極部的發熱溫度的差方面獲得良好的評價。即，於實施例1～實施例6的發熱體中，獲得可抑制消耗電力及過度發熱、溫度不均的結果。又，於發熱部本體的導電線與電極部的導電層為相同金屬的實施例1～實施例6的發熱體中，電阻的差變小，因此可推定能夠抑制過度發熱及使用時的短路。

與此相對，於發熱部本體的導電線與電極部的導電層為不同金屬的比較例1的發熱體中，於用於發熱部本體以40℃發熱的電力方面未獲得良好的評價，又，於比較例2中，於過度發熱（溫度不均）方面未獲得良好的評價。因此，於導電線的導電層與電極部的導電層為不同金屬的情形時，獲得無法抑制消耗電力及過度發熱（溫度不均）的至少一者的結果。

又，於電極部由銀導電線及銀微粒層形成的實施例1～實施例3、實施例5～實施例6的發熱體中，關於重複使用或洗滌引起的電極部的過度發熱及通電不良，獲得良好的評價。

又，於發熱部本體的編織方法為經編的實施例1～實施例3的發熱體中，獲得重複使用或洗滌引起的發熱部本體的發熱溫度變化為2℃以下的良好的評價。另一方面，於為織物的實施例5的發熱體、及編織方法為緯編的實施例6的發熱體中，評價為未將發熱部本體的發熱溫度變化控制為2℃以下。因此，藉由將發熱部本體的編織方法設為經編，可抑制重複使用或洗滌引起的發熱部本體的溫度變化。

又，於導電線為鍍銀線且為編物的實施例1～實施例4、實施例6、比較例2的發熱體中，關於柔軟性，獲得良好的評價。又，於為織物的實施例5的發熱體中，雖然差於實施例1～實施例4，但表現出了柔軟性。

以上，參照隨附圖式對本發明的較佳實施形態進行了說明，但當然，本發明並不限定於該等例。上述例中所示的各構成構件的各形狀或組合等為一例，可於不脫離本發明的主旨的範圍內基於設計要求等進行各種變更。

例如，於所述實施形態中，例示了發熱部本體10由經編編物形成的結構，但並不限定於該結構，例如，亦可為由緯編編物形成的結構。又，亦可為發熱部本體10為織物而非編物的結構。於發熱部本體10為織物的情形時，以縱向直線延伸的線與橫向直線延伸的線的任一者為導電線，於該導電線的兩端側設置上述電極部即可。

又，於所述實施形態中，例示了電極部具有導電線與金屬微粒層的至少一者的結構，但並不限定於該結構，例如亦可利用由導電性金屬形成且沿與導電線交叉的方向配置的箔形成。即便於採用該結構的情形時，亦可獲得與所述實施形態相同的作用、效果。 [產業上之可利用性]

本發明可應用於發熱體。

1:發熱體 10:發熱部本體 10a:發熱部本體10的+Z側的面 10b:發熱部本體10的-Z側的面 11:矩形部 12:彎曲部 13:突部 14:端子 15:配線 16:電源 30:電極部 31:金屬微粒層 40:塑膠膜 61、62、63、64、65:可染性線 71、72、73、74、75、76:導電線

圖1是表示本實施形態的發熱體的概略性平面圖。 圖2是圖1的正面圖。 圖3是局部表示形成發熱部本體10的經編編物的一例的組織的圖。

1:發熱體

10:發熱部本體

10a:發熱部本體10的+Z側的面

11:矩形部

12:彎曲部

13:突部

14:端子

15:配線

16:電源

30:電極部

31:金屬微粒層

Claims (7)

1. 一種發熱體，其特徵在於，包括： 發熱部本體，具有包含由導電性金屬被覆的導電線的織物或編物；及 電極部，於所述發熱部本體中在沿所述導電線的方向上隔開間隔而設置，包含具有所述導電性金屬的素材。
2. 如請求項1所述的發熱體，其中 所述電極部形成於所述發熱部本體中配置有所述導電性金屬的微粒的區域。
3. 如請求項1所述的發熱體，其中 所述電極部為包含由所述導電性金屬被覆且沿著與沿所述導電線的方向交叉的方向配置的導電線的織物或編物。
4. 如請求項1所述的發熱體，其中 所述電極部為由所述導電性金屬形成且沿著與沿所述導電線的方向交叉的方向配置的箔。
5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的發熱體，其中 所述發熱部本體與所述電極部的至少一者具有所述編物。
6. 如請求項5所述的發熱體，其中 所述編物藉由經編形成。
7. 如請求項1至請求項6中任一項所述的發熱體，其中 於所述發熱部本體的至少一面積層有塑膠膜。

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