JP2008147112A - Planar heating element, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、正抵抗温度特性を特徴とした面状発熱体及びその製造方法に関し、詳しくは、設置効率を向上させた発熱体及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a planar heating element characterized by positive resistance temperature characteristics and a manufacturing method thereof, and more particularly to a heating element having improved installation efficiency and a manufacturing method thereof.
従来から、正抵抗温度特性を有する導電性高分子を利用したPTC抵抗体が使用されている。ここで正抵抗温度特性とは、物質の抵抗値が、温度の上昇に従って増加し、ある温度に達すると急激に増加するものをいう。そして導電性高分子とて、結晶性高分子と導電性材料を混合して形成させたものが広く知られている。原理は、結晶性高分子が結晶質から非晶質に転換する際の急激な体積膨張によって、その中に分散している導電性材料の平均粒子間距離が増加することにより、結果として、抵抗値も増大するものである。このような原理に基づくPTC抵抗体は、それ自身で自己温度制御機能を保持するため、サーモスタット等の安全装置を設ける必要なく、部品点数を少なくできる利点がある(例えば特許文献1)。 Conventionally, a PTC resistor using a conductive polymer having a positive resistance temperature characteristic has been used. Here, the positive resistance temperature characteristic means that the resistance value of a substance increases as the temperature rises, and increases rapidly when reaching a certain temperature. A conductive polymer that is formed by mixing a crystalline polymer and a conductive material is widely known. The principle is that, due to the rapid volume expansion when the crystalline polymer is converted from crystalline to amorphous, the average inter-particle distance of the conductive material dispersed therein increases, resulting in resistance. The value also increases. Since the PTC resistor based on such a principle retains its own temperature control function, there is an advantage that the number of components can be reduced without providing a safety device such as a thermostat (for example, Patent Document 1).
図4は従来の面状発熱体の構成図であり、面状発熱体は、樹脂フィルム15上に配置された電極16に、PTC抵抗体17を印刷して乾燥させたものである。さらにその上に、保護フィルムを張り合わせる場合もある。そして本構成において、ヒータとして発熱する部分は、PTC抵抗体の面状のみとなる。
しかしながら、基材の樹脂フィルムにPTC抵抗体を印刷して成形するためには、工法上、クリアランスを確保するため、印刷されない部分(PTC抵抗体を除く一部18)が生じてしまう。また、面状発熱体完成時に、PTC抵抗体を除く一部18を切り取ることも考えられるが、電極16やPTC抵抗体17から面状発熱体の端面までの距離が短いと、水分等の不純物質が混入して電極16やPTC抵抗体17を侵し、信頼性が低下する原因となるため、切り取ることもできない。すなわち、従来の構成をそのまま使用すると、PTC抵抗体でない部分が一定の面積を占めていたため、発熱していない部分が発生していた。 However, in order to print and shape the PTC resistor on the resin film of the base material, a clearance is ensured in terms of the construction method, and a portion that is not printed (part 18 excluding the PTC resistor) is generated. Further, when the planar heating element is completed, a part 18 other than the PTC resistor may be cut off. However, if the distance from the electrode 16 or the PTC resistor 17 to the end face of the planar heating element is short, impurities such as moisture Since the quality mixes into the electrode 16 and the PTC resistor 17 and causes a decrease in reliability, it cannot be cut off. That is, when the conventional configuration is used as it is, a portion that is not a PTC resistor occupies a certain area, and thus a portion that does not generate heat is generated.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、PTC抵抗体を除く一部を、PTC抵抗体に対して90°以上に折り曲げることによって、発熱部の設置効率を向上させた面状発熱体を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and is a planar heating element in which the installation efficiency of the heating part is improved by bending a part excluding the PTC resistor to 90 ° or more with respect to the PTC resistor. The purpose is to provide.
前記従来の課題を解決するために、少なくともPTC抵抗体を除く一部を、PTC抵抗体に対して90°以上に折り曲げて配したものである。折り曲げることによって、PTC抵抗体を設置面全体に配置することができるため、面状発熱体の設置面積に対する発熱部の設置面積(設置効率)を向上させることができる。 In order to solve the conventional problem, at least a part excluding the PTC resistor is bent and arranged at 90 ° or more with respect to the PTC resistor. Since the PTC resistor can be disposed on the entire installation surface by bending, the installation area (installation efficiency) of the heat generating portion with respect to the installation area of the planar heating element can be improved.
本発明の面状発熱体は、非発熱部の設置面積を小さくすることができるため、加熱部の設置効率を向上させることができる。 Since the planar heating element of the present invention can reduce the installation area of the non-heating unit, the installation efficiency of the heating unit can be improved.
第1の発明は、電気絶縁性を有する第1の樹脂フィルムと、前記第1の樹脂フィルムに印刷して形成される一対の電極及びPTC抵抗体と、前記一対の電極及びPTC抵抗体の表面を被覆する電気絶縁性を有する第2の樹脂フィルムとを有し、少なくともPTC抵抗体を除く一部を、PTC抵抗体に対して90°以上に折り曲げて配したものである。これにより、設置面積に対する非発熱部の面積を小さくすることができるため、加熱部の設置効率を向上させることができる。 A first invention is a first resin film having electrical insulation, a pair of electrodes and a PTC resistor formed by printing on the first resin film, and surfaces of the pair of electrodes and the PTC resistor And a second resin film having electrical insulation that covers the PTC resistor, and at least a portion excluding the PTC resistor is bent at 90 ° or more with respect to the PTC resistor. Thereby, since the area of the non-heat-generating part with respect to an installation area can be made small, the installation efficiency of a heating part can be improved.
第2の発明は、特に、第1の発明のPTC抵抗体を除く一部を断熱材に埋め込むように構成したものである。これにより、折り曲げ部分を面状発熱体の支持体に固定するためのくさびとすることができ、かつ支持体が断熱材であるため、熱効率も向上させることができる。 In particular, the second invention is configured to embed a part of the heat insulating material except for the PTC resistor of the first invention. Thereby, it can be set as the wedge for fixing a bending part to the support body of a planar heating element, and since a support body is a heat insulating material, thermal efficiency can also be improved.
第3の発明は、特に、第1の発明のPTC抵抗体を除く一部を断熱材に巻き付けるように構成したものである。これにより、折り曲げ部分によって面状発熱体をさらに支持体に固定することができ、かつ支持体が断熱材であるため、熱効率を向上させることができる。 In particular, the third invention is configured such that a part except the PTC resistor of the first invention is wound around a heat insulating material. Thereby, the planar heating element can be further fixed to the support by the bent portion, and since the support is a heat insulating material, the thermal efficiency can be improved.
第4の発明は、特に、第1の発明の第1の樹脂フィルムがポリエステル系樹脂フィルムである。ポリエステル系樹脂であるポリエチレンテレフタレートは、フィルムとして強度があり、安価である。また、ガラス転移温度が約70℃であり、軟化温度が約160℃であるため、200℃以下加熱によって容易に変形可能であり、90°以上の鋭角に折り曲げることができる。 In the fourth invention, in particular, the first resin film of the first invention is a polyester resin film. Polyethylene terephthalate, which is a polyester resin, has strength as a film and is inexpensive. Further, since the glass transition temperature is about 70 ° C. and the softening temperature is about 160 ° C., it can be easily deformed by heating at 200 ° C. or less, and can be bent at an acute angle of 90 ° or more.
第5の発明は、特に、第2の、第3の断熱材が、ポリウレタンを成分に有するのもである。ポリウレタンの耐熱性は80℃〜90℃であり、また無機系の断熱材と比べて安価である。したがって、面状発熱体を70℃以下で使用する場合は有用である。また、ポリウレタンを硬化させる際、樹脂フィルムと接触させることで、接着させることも可能である。 In the fifth invention, in particular, the second and third heat insulating materials have polyurethane as a component. The heat resistance of polyurethane is 80 ° C. to 90 ° C. and is cheaper than inorganic heat insulating materials. Therefore, it is useful when the planar heating element is used at 70 ° C. or lower. Further, when the polyurethane is cured, it can be adhered by bringing it into contact with a resin film.
第6の発明は、PTC抵抗体を除く一部を、PTC抵抗体に対して90°以上に折り曲げるために、積層フィルムの経路内に加熱規整板を設置して製造する方法である。積層フィルムを切り出して、常温で精度よく折り曲げるのは手間である。本発明の加熱規整板では、積層フィルムの成形経路内に加熱規整板を設置することにより、手間無く、連続的に精度良く折り曲げることができる。 The sixth invention is a method of manufacturing by installing a heating regulation plate in the path of the laminated film in order to bend a part excluding the PTC resistor to 90 ° or more with respect to the PTC resistor. It is troublesome to cut out the laminated film and bend it accurately at room temperature. In the heating regulation plate of the present invention, it is possible to bend continuously and accurately without trouble by installing the heating regulation plate in the forming path of the laminated film.
第7の発明は、加熱規整板の温度を、190℃以下に設定したものである。樹脂フィルムがポリエステル系のとき、軟化温度は約160℃である。したがって軟化温度より高い190℃程度まで高温にすることで、樹脂フィルムを無理なく、精度良く折り曲げることができる。なお、190℃より高くなると、PTC抵抗体の高分子材料が破壊されて抵抗温度特性が著しく低下するため、190℃を限界値とする。 7th invention sets the temperature of a heating regulation board to 190 degrees C or less. When the resin film is a polyester film, the softening temperature is about 160 ° C. Therefore, by raising the temperature to about 190 ° C., which is higher than the softening temperature, the resin film can be bent with high accuracy without difficulty. When the temperature is higher than 190 ° C., the polymer material of the PTC resistor is destroyed and the resistance temperature characteristic is remarkably lowered.
以下、本発明の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における面状発熱体の構成概略図を示すものであり、図1(a)は斜視図、図1(b)は(a)のX−Y位置断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a planar heating element according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a perspective view, and FIG. 1 (b) is an XY of (a). It is a position sectional view.
図1において、面状発熱体1は、基材フィルムである第1の樹脂フィルム2と、第1の樹脂フィルム2の面状に印刷されたPTC抵抗体3と、その上に印刷された電極4と、さ
らにその上に保護層として第2の樹脂フィルム5を積層することによって、構成されている。なお、PTC抵抗体3と電極4との上下は逆であっても良い。
In FIG. 1, a planar heating element 1 includes a first resin film 2 that is a base film, a PTC resistor 3 that is printed on the first resin film 2, and an electrode that is printed thereon. 4 and a second resin film 5 stacked thereon as a protective layer. Note that the PTC resistor 3 and the electrode 4 may be upside down.
第1の樹脂フィルム2は、市販の、厚さ100μmで低熱収縮タイプのポリエチレンテレフタレートを幅300mmに裁断して使用する。PTC抵抗体3は、エチレン酢酸ビニル共重合体を数種類組み合わせ、カーボンブラックを混練、架橋させたものにアクリロニトリルブチルゴムをバインダーとして溶剤でインク化して作製した。電極4は、銀ペーストを櫛型形状に印刷し、乾燥させたものである。櫛の本数は断線しない程度に細い方がよく、櫛の太さは、抵抗の設定値によって決定される。本実施の形態1では、PTC抵抗体は、発熱温度が45℃程度となるように作製されている。第2の樹脂フィルム5は、市販の、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートを幅280mmに裁断して使用する。なお、第1及び第2の樹脂フィルムは、ポリエチレンナフタレートであっても良い。耐熱性が向上するメリットがある。 The first resin film 2 uses a commercially available 100 μm-thick low heat shrink type polyethylene terephthalate cut to a width of 300 mm. The PTC resistor 3 was prepared by combining several types of ethylene vinyl acetate copolymers, kneading and cross-linking carbon black, and using acrylonitrile butyl rubber as a binder to make an ink with a solvent. The electrode 4 is obtained by printing a silver paste in a comb shape and drying it. The number of combs is preferably thin enough not to break, and the thickness of the comb is determined by the resistance setting value. In the first embodiment, the PTC resistor is manufactured so that the heat generation temperature is about 45 ° C. As the second resin film 5, a commercially available polyethylene terephthalate having a thickness of 50 μm is cut into a width of 280 mm and used. The first and second resin films may be polyethylene naphthalate. There is an advantage that heat resistance is improved.
次に、積層加工工程を説明する。上記のPTC抵抗体3と電極4とが印刷された第1の樹脂フィルム2と第2の樹脂フィルム5を熱ローラ(図示せず)によって溶着する。熱ローラの温度は170℃とし、溶着速度(積層フィルム押し出し速度)は90cm/分とした。そして積層した積層フィルムを押し出していく工程で、一定間隔500mm毎に切断する。その後、面状発熱体1のPTC抵抗体を除く部分を90°以上に折り曲げる。本実施の形態1では、端部からPTC発熱体まで25mmであるため、端部から20mmの部分で折り曲げることを行った。なお、折り曲げた部分は、PTC抵抗体を除く部分を含んでいれば、PTC抵抗体を一部含んでいても良い。すなわち、本実施の形態1の場合では、端部を含んでいれば、端部から30mmの部分で折り曲げることを妨げるものではない。 Next, the laminating process will be described. The first resin film 2 and the second resin film 5 on which the PTC resistor 3 and the electrode 4 are printed are welded by a heat roller (not shown). The temperature of the heat roller was 170 ° C., and the welding speed (laminated film extrusion speed) was 90 cm / min. Then, in the process of extruding the laminated film, it is cut at regular intervals of 500 mm. Thereafter, the portion excluding the PTC resistor of the planar heating element 1 is bent to 90 ° or more. In this Embodiment 1, since it is 25 mm from an edge part to a PTC heat generating body, it bent at the part 20 mm from the edge part. The bent part may include a part of the PTC resistor as long as it includes a part excluding the PTC resistor. That is, in the case of the first embodiment, if the end portion is included, it does not prevent bending at a portion of 30 mm from the end portion.
このようにして得られた端部が折り曲げられた面状発熱体に、図2に図示するように断熱材を接合させる。図2(a)は、折り曲げ部6を断熱材7の中に差し入れて固定する構成の断面図である。図2(b)は、折り曲げ部6を断熱材7に巻きつけて固定する構成の断面図である。前者では、まず断熱材7を設置部に敷き、次に断熱材7の切れ目に面状発熱体1を差し込んで固定して設置するものであり、後者では、面状発熱体と断熱材とが一組となって設置するものである。 As shown in FIG. 2, a heat insulating material is joined to the planar heating element having the end bent in this way. FIG. 2A is a cross-sectional view of a configuration in which the bent portion 6 is inserted and fixed in the heat insulating material 7. FIG. 2B is a cross-sectional view of a configuration in which the bent portion 6 is wound around and fixed to the heat insulating material 7. In the former, the heat insulating material 7 is first laid on the installation part, and then the sheet heating element 1 is inserted and fixed in the cut of the heat insulating material 7, and in the latter, the sheet heating element and the heat insulating material are installed. It will be installed as a set.
本実施の形態1では、断熱材7はポリウレタンを使用する。ポリウレタンの硬化前に面状発熱体と接触させることで、ポリウレタン硬化後に面状発熱体を接合させることができるが、本実施の形態1では、予め成形したポリウレタンに切り込みを作り、その箇所に折り曲げた部分を差し込むことで固定した。 In the first embodiment, the heat insulating material 7 uses polyurethane. Although the sheet heating element can be joined after the polyurethane is cured by bringing it into contact with the sheet heating element before the polyurethane is cured, in the first embodiment, a cut is made in the pre-formed polyurethane and bent at that position. It was fixed by inserting the part.
以上のように作製した断熱材に配置した面状発熱体を複数個、折り曲げ部の辺を接触させて並べて固定させた(図示せず)。そして電源(図示せず)によって並列に通電し、発熱状態を赤外線サーモグラフ(対象物から出ている赤外線放射エネルギーを検出し、見かけの温度に変換して、温度分布を画像表示する装置)によって観察した。その結果、複数個の面状発熱体の繋ぎ部分でも温度の低下を抑えることができた。なお、上記の折り曲げ部に相当する部分を断熱材に巻き付けるように加工したものでも同様の効果が得られた。 A plurality of planar heating elements arranged on the heat insulating material produced as described above were arranged and fixed in contact with the sides of the bent portions (not shown). Then, power is supplied in parallel by a power source (not shown), and the heat generation state is detected by an infrared thermograph (a device that detects infrared radiation energy emitted from the object, converts it to an apparent temperature, and displays the temperature distribution as an image). Observed. As a result, it was possible to suppress a decrease in temperature even at a connecting portion of a plurality of planar heating elements. In addition, the same effect was acquired even if what processed the part corresponded to said bending part around a heat insulating material.
(実施の形態2)
図3は、本発明の第2の実施の形態における面状発熱体の製造方法に使用する治具の斜視図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a perspective view of a jig used in the method for manufacturing a planar heating element in the second embodiment of the present invention.
面状発熱体1の構成及び材料は、実施の形態1と同様である。 The configuration and material of the planar heating element 1 are the same as those in the first embodiment.
本実施の形態の積層加工工程を説明する。PTC抵抗体3と電極4が印刷された第1の樹脂フィルム2と第2の樹脂フィルム5を熱ローラ(図示せず)によって溶着する。熱ローラの温度は170℃とし、溶着速度(積層フィルム押し出し速度)は90cm/分とした。 The laminating process of this embodiment will be described. The 1st resin film 2 and the 2nd resin film 5 with which the PTC resistor 3 and the electrode 4 were printed are welded with a heat roller (not shown). The temperature of the heat roller was 170 ° C., and the welding speed (laminated film extrusion speed) was 90 cm / min.
そして押し出された積層フィルムは、熱ローラの後工程に設置された加熱規整板9を通過し、その過程で連続的に端部が折り曲げられることになる。加熱規整板9は、入口10は平面であるが、出口11は端部が90°に加工されており、その折り曲げ加工部にはヒータ12が備えられ、中を通過する積層フィルムを加熱することになる。本実施の形態では、170℃に加熱する。なお、加熱規整板9は熱ロールに近接して設置することが好ましい。そして連続的に折り曲げられた積層フィルムを一定間隔に切断することによって面状発熱体1を得る。 And the laminated | multilayer film extruded passes the heating regulation board 9 installed in the post process of a heat roller, and an edge part is bend | folded continuously in the process. The heating regulation plate 9 has a flat entrance 10, but the exit 11 has an end processed at 90 °, and the bent portion is provided with a heater 12 to heat the laminated film passing therethrough. become. In this embodiment mode, heating is performed at 170 ° C. In addition, it is preferable to install the heating regulation plate 9 close to the heat roll. And the planar heating element 1 is obtained by cut | disconnecting the laminated | multilayer film bent continuously at a fixed space | interval.
以上のように作製した面状発熱体を複数個、折り曲げ部の辺を接触させて並べて固定させた。そして並列に通電し、発熱状態を赤外線サーモグラフによって観察した。その結果、複数個の面状発熱体の繋ぎ部分でも温度の低下を抑えることができた。 A plurality of the planar heating elements produced as described above were arranged and fixed with the sides of the bent portions in contact with each other. Then, electricity was applied in parallel, and the heat generation state was observed with an infrared thermograph. As a result, it was possible to suppress a decrease in temperature even at a connecting portion of a plurality of planar heating elements.
以上のように、本発明にかかる面状発熱体は、平面を隙間無く発熱させることができるので、床や壁用のヒータとして応用が可能となる。 As described above, the planar heating element according to the present invention can generate heat without gaps in the plane, and thus can be applied as a heater for floors and walls.
1 面状発熱体
2 第1の樹脂フィルム
3 PTC抵抗体
4 電極
5 第2の樹脂フィルム
7 断熱材
8 PTC抵抗体を除く一部
9 加熱規整板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar heating element 2 1st resin film 3 PTC resistor 4 Electrode 5 2nd resin film 7 Heat insulating material 8 Part except a PTC resistor 9 Heating regulation board
Claims (7)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006335395A JP2008147112A (en) | 2006-12-13 | 2006-12-13 | Planar heating element, and its manufacturing method |
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JP (1) | JP2008147112A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018117395A1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-06-28 | 서태석 | Planar heating element having grounding function |
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2006
- 2006-12-13 JP JP2006335395A patent/JP2008147112A/en active Pending
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WO2018117395A1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-06-28 | 서태석 | Planar heating element having grounding function |
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