説明

面状発熱体及びこれを用いた暖房パネル

【課題】基材と発熱シートとを重合させた面状発熱体を発熱させても、反りを緩和することができる面状発熱体を提供する。
【解決手段】本発明の面状発熱体Aは、PTCヒータ4による発熱部5を有する発熱シート1と、該発熱シート1に重合された基材2とを備えている。前記発熱部5は互いに離間するよう隣接配置された複数の発熱セル14を有している。発熱シート1と基材2とは、発熱セル14の部分で接着され且つ前記離間した領域が非接着とされている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基材にPTCヒータを取り付けることで構成された面状発熱体及びこれを用いた暖房パネルに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、パネル状の暖房装置の熱源として用いられる面状発熱体が知られている(例えば、特許文献1参照)。この種の面状発熱体は、木質基板や鋼板等からなる基材にPTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータによる発熱部を有する発熱シートを重合させ、この発熱シート全面に亘って(あるいは、基材全面に亘って)塗布された接着剤などによってこれらを貼り合わせて構成される。
【0003】
この発熱シートは、ポリエステルフィルムなどのフィルム上に導電性銀ポリマー等からなる電極が櫛刃状となるように印刷形成され、この櫛刃状の電極上で且つフィルムの略全面に亘るようにPTC特性を有する発熱素体が印刷形成され、その上からさらにフィルムがラミネートされて全体が構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−103233号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、この面状発熱体は、フィルム全面に亘ってPTCヒータが印刷されて、非印刷領域は部分的にしか存在せず、その上、フィルムと発熱シートとは略全面に亘って強固に接着されている。そして、発熱シートはフィルムを主体としているのに対し、基材は木質材や鋼材を主体としているため、両者は材質が異なり、線膨張率が相違する。なおこの場合の線膨張率は、基材とフィルムとで比較すると、フィルムのほうが基材よりも大きい。
【0006】
このため、上記のような面状発熱体を発熱させた場合には、基材よりも発熱シートのほうが伸びが大きくなる。このとき、フィルム全面に亘って略隙間なくPTCヒータが印刷されていると共にフィルムと発熱シートとは略全面に亘って強固に接着されているため、基材よりも発熱シートが大きく伸びても、その余剰分の伸びを逃がすことができない。この結果、面状発熱体を発熱させると、反り(具体的には基材が凹となるような反り)が発生してしまうという問題があった。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基材と発熱シートとを重合させた面状発熱体を発熱させても、反りを緩和することができる面状発熱体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために本発明の面状発熱体は以下の構成とする。
【0009】
すなわち、本発明の面状発熱体は、PTCヒータ4による発熱部5を有する発熱シート1と、該発熱シート1に重合された基材2とを備えている。前記発熱部5は互いに離間するよう隣接配置された複数の発熱セル14を有している。発熱シート1と基材2とは、発熱セル14の部分で接着され且つ前記離間した領域が非接着とされている。
【0010】
PTCヒータ4を発熱させ発熱部5が発熱すると、発熱部5と基材2とが共に膨張する。このとき、発熱部5と基材2とは線膨張率が異なるため、基材2の伸びと発熱部5の伸びとに差が生じるが、発熱部5の発熱セル14の間の非接着とされた部分によって、その伸びの差が吸収される。この結果、発熱シート1と基材2との線膨張率の違いにより発生する反りを緩和することができる。
【0011】
また、本発明の面状発熱体は、発熱部5が、複数の発熱セル14が集合してなる発熱セル集合領域3を複数有しており、該発熱セル集合領域3は相互に間隔をあけて並設され、前記発熱セル集合領域3間の離間した部分が非接着とされていることが好ましい。
【0012】
PTCヒータ4を発熱させると発熱部5が膨張し、発熱部5と基材2とに伸びの差が生ずるが、発熱セル集合領域3の間の非接着とされた部分によってもその伸びの差が吸収される。この結果、発熱シート1と基材2との線膨張率の違いにより発生する反りをより一層緩和することができる。
【0013】
また、請求項3に係る暖房パネルは、本発明の面状発熱体Aを備え、基材2が表面側に位置するように構成されたことを特徴とする。
【0014】
このような構成によれば、発熱シート1と基材2との線膨張率の違いにより発生する反りを抑制した面状発熱体Aを備えた暖房パネルを提供することができる。
【発明の効果】
【0015】
本願発明によれば、基材と発熱シートとを重合させた面状発熱体を発熱させても、反りを緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の一実施形態の概略平面図である。
【図2】同条の発熱シートを説明するための概略平面図であり(a)はPETフィルム上に電極を印刷形成した図であり(b)は発熱セルを印刷形成した図である。
【図3】同上の面状発熱体を分解した図を示し(a)は発熱シートの平面図を示し(b)は基材の平面図を示している。
【図4】図1におけるB−B断面図であり(a)は加熱をOFFにして発熱シートの温度が約20℃となった状態を示し、(b)は加熱をONにして発熱シート4の温度が約60℃となった状態を示している。
【図5】本実施形態の面状発熱体の使用例を説明するための側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明について添付図面に基づいて説明する。
【0018】
図1には本発明の一実施形態に係る面状発熱体Aが示されており、図5には本実施形態の面状発熱体Aが組み込まれた使用例が示されている。
【0019】
本実施形態の面状発熱体Aは、壁パネルや天井パネルなどの建築用パネルに組み込まれて輻射暖房パネルとして使用される。
【0020】
本実施形態の面状発熱体Aは、図1及び図4に示されるように、PTCヒータ4による発熱部5を有する発熱シート1と、該発熱シート1に重合された基材2とを備えている。
【0021】
基材2は、厚みが0.5mmの鋼板で形成されており、この鋼板の表面には塗装がなされている。本実施形態の基材22は、表面が発熱面21とされており、裏面に発熱シート1が重ね合わされる。基材2と発熱シート1とは重合された上で接着されており、後で詳述するが、発熱部5の部分で接着され且つそれ以外の部分では接着されていない。
【0022】
発熱シート1は、図2に示されるように、矩形状のPET(Polyethylene Terephthalate)フィルム13上に、一対の主電極11と該主電極11から分岐された枝電極12とを印刷形成し、その枝電極12間を架設するように複数の発熱セル14を印刷形成し、その後前記PETフィルム13と同形同大のPETフィルム13にて覆い、ラミネートして全体が構成されている。
【0023】
主電極11は、導電性銀ポリマー等からなる電極が発熱シート1のPETフィルム13の長手方向の両側に沿うように印刷形成されて成る。この主電極11から対向する主電極11に向けて複数の枝電極12が形成されている。各枝電極12は、それぞれが略平行に形成され、発熱シート1の短手方向の辺と略平行になっており、主電極11と略直角となるように形成されている。なお、この枝電極12の対向する主電極11に向けて延出した先端は、この対向する主電極11とは接触していない。
【0024】
図2(b)に示されるように、略平行に形成された枝電極12間にスリットのような間隔を介して複数の発熱セル14が印刷形成されている。この発熱セル14は、枝電極12の延出方向に互いに離間するよう隣接配置されており、枝電極12間を電気的に接続する。この発熱セル14はPTC特性を有しており、温度上昇に伴って抵抗値を上昇させ、所定の温度に到達すると抵抗値を急激に増加させるような抵抗温度特性を有している。各発熱セル14は、平面視矩形状に形成されると共に厚さが25μm程度で形成されており、主電極11に電圧が印加されると、これら各発熱セル14が発熱するようになっている。
【0025】
このような発熱セル14が並設配置され集合した領域が、発熱セル集合領域3となっており、この発熱セル集合領域3は、発熱シート1の長手方向に相互に間隔をあけて複数並設されている。なお、この発熱セル集合領域3間の間隔は、枝電極12同士が短絡しない程度の間隔が必要であり、互いに離間するよう隣接配置された発熱セル14間の間隔よりも広くなっている。
【0026】
この状態のまま、主電極11,枝電極12,複数の発熱セル14を覆うようにしてPETフィルム13をラミネートする。その後、この主電極11を覆う部分における一部のフィルム13を部分的に取り除き、露出した部分の主電極に給電用の配線7を溶接して接続する(図3(a))。
【0027】
なお、発熱シート1の厚さは全体として0.2mm程度となっており、基材2に接着される側のPETフィルム13は125μmであり、その反対側のPETフィルム13は50μmとなっている。
【0028】
このような構成の発熱シート1は、基材2に両面テープTを介して接着されている。本実施形態は、図3(b)に示されるように、基材2に両面テープTを配設したうえで、該基材2と発熱シート1とが貼り合わされている。特に、発熱シート1と基材2とは、発熱セル14の部分で接着されると共に、発熱セル14間の離間した領域が非接着とされており、しかも発熱セル集合領域3間の離間した部分も非接着とされている。すなわち、本実施形態の発熱シート1と基材2とは、発熱セル14の部分でのみ接着されており、その他の部分においては接着されていない。
【0029】
このような構成の本実施形態の面状発熱体Aにおいて、主電極11に電圧を印加してPTCヒータ4を発熱させると、発熱部5が発熱し、面状発熱体Aの温度が上昇すると、発熱部5と基材2が共に膨張する。このとき、発熱部5と基材2とは線膨張率が異なるため、基材2の伸びと発熱部5の伸びとに差が生じるが、図4(b)に示されるように、発熱部5の発熱セル14の間の非接着とされた部分が基材2とは反対側に折れ曲がる(屈曲する)ことによって、その伸びの差が吸収される。この結果、面状発熱体Aの短手方向に生じる反りを緩和することができる。なお、図4(a)は、PTCヒータ4が約20℃の場合を示し、図4(b)はPTCヒータ4が約60℃の状態を示している。
【0030】
さらに、発熱シート1の長手方向において、発熱部5と基材2とに伸びの差が生じても、発熱セル集合領域3の間の非接着とされた部分が発熱セル14間と同様に湾曲することによって、その伸びの差が吸収される。この結果、面状発熱体Aの長手方向においても反りを緩和することができる。
【0031】
また、発熱セル14間の離間した領域は接着されていないため、発熱シート1全面に亘って基材2と接着されたものと比べて接着面積を減少させることができる。つまり、発熱シート1と基材2との接着面では、発熱シート1の伸びと基材2の伸びとが異なるため、熱応力が生じるが、接着面積が減少したことにより、発熱シート1全体にかかる熱応力を減少させることができ、接着面にて生じる剥離を防止することができる。そのうえ、両面テープTの使用量を減らすことができる。
【0032】
なお、本実施形態における接着面は両面テープTによって接着する例で説明したが、本発明は、接着剤により接着するものであってもよく、特に限定されない。また、本実施形態の発熱シート1はPETフィルム13同士をラミネートして構成した例で説明したが、本発明の発熱シート1はこの構成に限定されない。さらに、本実施形態の基材2の材質は鋼板で構成されていたが、本発明の基材2は、木質板により構成されていてもよく、特に限定されない。
【0033】
また、本実施形態の基材2はその表面が発熱面21となるような構成となっていたが、本発明はその構成に限定されない。つまり、基材2を木質板で構成し、発熱シート1の基材2が設けられた側とは反対側の面を発熱面として利用してもよい。
【0034】
本実施形態の面状発熱体Aは、壁パネルや天井パネルのような建築用パネルに組み込まれて暖房パネルとして使用される。以下、図5に示される使用例に基づいて説明する。
【0035】
本使用例の暖房パネルは、本実施形態の面状発熱体Aの基材2を表面側に位置させて構成されている。本実施形態の面状発熱体Aの基材2の外周縁に枠材60を配設し、枠材60に囲まれた部分に断熱材61を配設し、この断熱材を覆うようにして裏面材62を配設して構成されている。
【0036】
この枠材60は、断面矩形状の厚みが12mmの合板で構成されており、基材2の発熱シート1が接着された側に該基材2の外縁を囲うようにして固着されている。この枠材60の基材2に対する固着は、接着剤やねじや釘などの固着部材など公知の固着方法が適宜用いられる。断熱材61は厚さが10mmの軟質ウレタンにより構成されている。また裏面材62は厚さが0.1mmの紙が用いられている。
【0037】
面状発熱体Aの主電極に接続された給電用の配線7は、裏面材に配線取り出し用の孔を穿設し、この孔から該配線7を取り出して、コンセント等の家庭用給電部に接続される。
【0038】
以上、本実施形態の使用例を説明したが、本発明の面状発熱体Aは上記使用例に限らず、壁や天井に直接組み込まれて輻射暖房装置として使用されたり、床材に組み込まれて使用されたりしてもよい。
【符号の説明】
【0039】
1 発熱シート
11 主電極
12 枝電極
13 PETフィルム
14 発熱セル
2 基材
21 発熱面
3 発熱セル集合領域
4 PTCヒータ
5 発熱部
60 枠材
61 断熱材
62 裏面材
7 配線
A 面状発熱体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
PTCヒータによる発熱部を有する発熱シートと、該発熱シートに重合された基材とを備え、前記発熱部は互いに離間するよう隣接配置された複数の発熱セルを有し、発熱シートと基材とは、発熱セルの部分で接着され且つ前記離間した領域が非接着とされていることを特徴とする面状発熱体。
【請求項2】
前記発熱部は、複数の発熱セルが集合してなる発熱セル集合領域を複数有しており、該発熱セル集合領域は相互に間隔をあけて並設され、前記発熱セル集合領域間の離間した部分が非接着とされている請求項1記載の面状発熱体。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の面状発熱体を備え、前記基材が表面側に位置するように構成されたことを特徴とする暖房パネル。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2011−70964(P2011−70964A)
【公開日】平成23年4月7日(2011.4.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−221590(P2009−221590)
【出願日】平成21年9月25日(2009.9.25)
【出願人】(000005832)パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Fターム(参考)】