JP5038921B2 - Film heater - Google Patents
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本発明は、加熱機器の熱源などに使用されるフィルムヒータに関するものである。 The present invention relates to a film heater used as a heat source of a heating device.
従来、フィルムヒータは、屈曲して面状に展開したヒータ線と、ヒータ線の両面に積層された接着皮膜層と、さらに接着皮膜層にそれぞれ積層された絶縁皮膜層とを有するものである。接着皮膜層は熱硬化加工可能な樹脂材料で、接着性を有している。フィルムヒータは、ヒータ線の両面と絶縁皮膜層との間に接着皮膜層を介在し、熱圧着(例えばラミネート加工)によって一体に形成される(例えば、特許文献1を参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a film heater has a heater wire that is bent and spread in a planar shape, an adhesive coating layer that is laminated on both sides of the heater wire, and an insulating coating layer that is further laminated on the adhesive coating layer. The adhesive film layer is a resin material that can be thermoset and has adhesiveness. The film heater is integrally formed by thermocompression bonding (for example, laminating) with an adhesive film layer interposed between both surfaces of the heater wire and the insulating film layer (see, for example, Patent Document 1).
また、このフィルムヒータは、接着皮膜層及び絶縁皮膜層に挟持されたヒータ線の両端部に、所定電圧を作用させることにより、ヒータ線に電流が流れ、ヒータ線の電気抵抗発熱によりヒータ線が加熱される。さらに、面状に展開したヒータ線に沿って、フィルムヒータの全体に熱が伝導され、面的に接触される加熱対象物を加熱することができる。
特許文献1のフィルムヒータでは、熱圧着により、接着皮膜層を介してヒータ線の両面に絶縁皮膜層を一体に形成する際、ヒータ線の立体形状によってヒータ線の表面に印加された圧着力が異なる(図7に示す)。なお、図7は、ヒータ線の延びる方向と直交する方向におけるフィルムヒータの断面概念図を示す。
In the film heater of
つまり、図7に示すように、ヒータ線1の上下表面901,902は圧着力N1に直交(或は交差)しているため、熱圧着の際に圧着力N1を受けやすく、接着皮膜層2とヒータ線1の上下表面901,902間の密着性が高い。一方、ヒータ線1の側面903、904などの部位は圧着力N1に平行(或いは平行に近い状態)であるため、熱圧着の際に圧着力N1を受けにくく、接着皮膜層2とヒータ線1の側面903、904間の密着性を十分に得ることが難しい。よって、熱圧着の際、ヒータ線1と接着皮膜層2との間において、密着性が十分に得られない部位(例えば、側面部903、904など)に面して間隙9が発生しやすくなり、空気などの気体が残存しやすくなる。
That is, as shown in FIG. 7, since the upper and
間隙9は主にヒータ線1に沿って発生する。間隙9は連続的にできた場合、ヒータ線に沿ってヒータ線1の両端部と共に外部へ連通される。しかしながら、間隙9は連続ではなく部分的に閉じられた場合では、フィルムヒータの内部において間隙9が密閉空間を形成し、空気などの気体がこの密閉空間内に封入されてしまうことがある。
The
このため、ヒータ線1に電流が流れて熱を発するとき、間隙9の密閉空間に封入された気体(残存気体)が加熱され膨張し、間隙9の密閉空間の体積が大きくなると共に、絶縁皮膜層3及び接着皮膜層2がヒータ線1から剥離しやすくなる。結果的に、フィルムヒータの使用寿命が短くなるなどの問題が想定される。
For this reason, when current flows through the
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、絶縁皮膜層及び接着皮膜層の剥離を抑制でき、使用寿命の長いフィルムヒータを提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the said actual condition, and makes it a subject to provide the film heater which can suppress peeling of an insulating film layer and an adhesive film layer, and has a long use life.
本発明のフィルムヒータは、屈曲して面状に展開したヒータ線とヒータ線の両面に積層された接着皮膜層とさらに両接着皮膜層にそれぞれ積層された絶縁皮膜層とを有するフィルムヒータであって、ヒータ線と当接する少なくとも1枚の接着皮膜層は少なくともヒータ線に達する少なくとも1本のスリットで形成された通気路を有することを特徴とする。 The film heater of the present invention is a film heater having a heater wire that is bent and spread in a planar shape, an adhesive film layer that is laminated on both surfaces of the heater wire, and an insulating film layer that is further laminated on both adhesive film layers. The at least one adhesive film layer in contact with the heater wire has an air passage formed by at least one slit reaching at least the heater wire.
本発明のフィルムヒータは、接着皮膜層にスリットで形成された通気路を備えることにより、ヒータ線に達するスリットを介して、ヒータ線の周囲に生じる間隙の空間を外部に連通することができる。よって、ヒータ線が通電により発熱する際に、間隙の空間内に残存する気体(空気)がスリットで形成された通気路を介して外部へ放出することができ、空気の熱膨張による間隙体積の拡張を抑制することができる。従って、接着皮膜層及び絶縁皮膜層がヒータ線から剥離するなどの不具合を少なくすることができ、フィルムヒータの使用寿命を長くすることができる。 The film heater according to the present invention includes the air passage formed by slits in the adhesive film layer, so that the gap space generated around the heater wires can be communicated to the outside through the slits reaching the heater wires. Therefore, when the heater wire generates heat by energization, the gas (air) remaining in the gap space can be discharged to the outside through the air passage formed by the slit, and the gap volume due to the thermal expansion of the air can be reduced. Expansion can be suppressed. Accordingly, problems such as peeling of the adhesive coating layer and the insulating coating layer from the heater wire can be reduced, and the service life of the film heater can be extended.
また、本発明のフィルムヒータのヒータ線は耐熱金属箔より形成されたものであることが好ましい。ヒータ線を耐熱金属箔により形成することにより、本発明のフィルムヒータは高い発熱性を有すると同時に、加工特性などにも優れている。 Moreover, it is preferable that the heater wire of the film heater of this invention is formed from the heat-resistant metal foil. By forming the heater wire from a heat-resistant metal foil, the film heater of the present invention has high exothermic properties and is excellent in processing characteristics.
また、本発明のフィルムヒータの接着皮膜層は加熱により硬化してヒータ線と絶縁皮膜層とを一体に接合したものであることが好ましい。本発明のフィルムヒータは、接着皮膜層を熱圧着加工により硬化させ、ヒータ線と絶縁皮膜層とを一体に接合することにより、丈夫な構造を形成できると同時に、加工しやすいなどの利点もある。 Moreover, it is preferable that the adhesive film layer of the film heater of this invention hardens | cures by heating and joins a heater wire and an insulating film layer integrally. The film heater of the present invention has an advantage that a durable structure can be formed at the same time that the adhesive film layer is cured by thermocompression bonding and the heater wire and the insulating film layer are integrally bonded, and at the same time, the process is easy to process. .
また、本発明のフィルムヒータの通気路はスリットを持つ接着皮膜層の側周端に開口することが好ましい。スリットにより形成された通気路が接着皮膜層の側周端に開口することにより、本発明のフィルムヒータの接着皮膜層内に形成されたスリットは有効に外部へ連通される。ヒータ線が通電により発熱する際、ヒータ線と接着皮膜層との間に生じる間隙内に残存する気体(空気)が、開口を備える通気路を介して外部へ放出することができる。このため、残存する気体の熱膨張により接着皮膜層及び絶縁皮膜層がヒータ線から剥離することを抑制することができる。 Moreover, it is preferable that the ventilation path of the film heater of this invention opens to the side peripheral end of the adhesive film layer which has a slit. By opening the air passage formed by the slit at the side peripheral edge of the adhesive film layer, the slit formed in the adhesive film layer of the film heater of the present invention is effectively communicated to the outside. When the heater wire generates heat by energization, the gas (air) remaining in the gap formed between the heater wire and the adhesive film layer can be released to the outside through the air passage having the opening. For this reason, it can suppress that an adhesive film layer and an insulating film layer peel from a heater wire by thermal expansion of the gas which remains.
また、本発明のフィルムヒータの通気路はヒータ線と少なくとも一箇所交差する交差部を持つことが好ましい。フィルムヒータにおいて、通気路はヒータ線と少なくとも一箇所交差する交差部を有することにより、ヒータ線の周囲に生じる間隙をスリットで形成された通気路に連通することができ、ヒータ線の周囲に生じる間隙内の熱膨張された空気を外部へ放出することができる。 Moreover, it is preferable that the air passage of the film heater of the present invention has an intersection that intersects with the heater wire at least one place. In the film heater, the air passage has at least one intersection with the heater wire, so that a gap generated around the heater wire can be communicated with the air passage formed by the slit and is generated around the heater wire. The thermally expanded air in the gap can be discharged to the outside.
本発明のフィルムヒータは、接着皮膜層にスリットで形成された通気路を備えることにより、ヒータ線に達するスリットを介して、ヒータ線の周囲に生じる間隙の空間を外部に連通することができる。よって、ヒータ線が通電により発熱する際に、間隙の空間内に残存する気体(空気)がスリットで形成された通気路を介して外部へ放出することができ、空気の熱膨張による間隙体積の拡張を抑制することができる。従って、接着皮膜層及び絶縁皮膜層がヒータ線から剥離するなどの不具合を少なくすることができ、フィルムヒータの使用寿命を長くすることができる。 The film heater according to the present invention includes the air passage formed by slits in the adhesive film layer, so that the gap space generated around the heater wires can be communicated to the outside through the slits reaching the heater wires. Therefore, when the heater wire generates heat by energization, the gas (air) remaining in the gap space can be discharged to the outside through the air passage formed by the slit, and the gap volume due to the thermal expansion of the air can be reduced. Expansion can be suppressed. Accordingly, problems such as peeling of the adhesive coating layer and the insulating coating layer from the heater wire can be reduced, and the service life of the film heater can be extended.
本発明のフィルムヒータは、ヒータ線と、接着皮膜層と、絶縁皮膜層と、通気路とで構成されている。 The film heater of the present invention includes a heater wire, an adhesive film layer, an insulating film layer, and an air passage.
ヒータ線は、通電により発熱する電気抵抗体で耐熱性を有する金属などで構成することができる。ヒータ線は線材を屈曲して形成しても、シート材を所定幅の屈曲したパターンに打ち抜いたり、エッチングして形成してもよい。また、本発明のフィルムヒータでは従来のヒータ線をそのまま或いは従来のヒータ線を変形させて使用することもできる。さらに、本発明のヒータ線は、耐熱金属箔により構成することもできる。 The heater wire can be made of an electric resistor that generates heat when energized and has heat resistance. The heater wire may be formed by bending a wire, or may be formed by punching a sheet material into a bent pattern having a predetermined width, or by etching. In the film heater of the present invention, the conventional heater wire can be used as it is or after the conventional heater wire is deformed. Furthermore, the heater wire of the present invention can be composed of a heat-resistant metal foil.
絶縁皮膜層は、従来と同じく電気絶縁性を持ち、耐熱性のあるシートを使用できる。剛性の高いものでも、屈曲性のあるものでも良い。 As the insulating film layer, a sheet having electrical insulation and heat resistance can be used. It may be highly rigid or flexible.
接着皮膜層は、絶縁皮膜層とヒータ線とを一体に接合するものであり、熱形成及び熱硬化特性を持つものである。このため、接着皮膜層は、加熱により硬化してヒータ線と絶縁皮膜層とを一体に接合することができる。 The adhesive film layer integrally bonds the insulating film layer and the heater wire, and has thermoforming and thermosetting characteristics. For this reason, the adhesive film layer can be cured by heating and integrally bond the heater wire and the insulating film layer.
また、接着皮膜層を介して、絶縁皮膜層をヒータ線に固定することにより、ヒータ線の変形などが抑制される。つまり、ヒータ線が所定形状を持った状態で二つの絶縁皮膜層に挟持(サンドイッチ)されるので、ヒータ線は安定した状態(形状)で絶縁皮膜層に固定されることになる。 Further, by fixing the insulating film layer to the heater wire through the adhesive film layer, the deformation of the heater wire is suppressed. That is, since the heater wire is sandwiched (sandwiched) between the two insulating film layers in a state having a predetermined shape, the heater wire is fixed to the insulating film layer in a stable state (shape).
通気路は、ヒータ線に当接する少なくとも一枚の接着皮膜層に形成されヒータ線に達する少なくとも一本のスリットにより構成される。接着皮膜層に形成されたスリットは、一本でも、複数本でも良いが、少なくとも一本のスリットがヒータ線に達すればよい。これにより、通気路を構成するスリットは、ヒータ線と接着皮膜層との間においてヒータ線の周囲に生じる間隙(空間)と連通することになる。 The air passage is constituted by at least one slit that is formed in at least one adhesive film layer that contacts the heater wire and reaches the heater wire. One slit or a plurality of slits may be formed in the adhesive film layer, but it is sufficient that at least one slit reaches the heater wire. Thereby, the slit which comprises a ventilation path connects with the clearance gap (space) which arises around a heater wire between a heater wire and an adhesive film layer.
また、通気路はスリットを持つ接着皮膜層の側周端に開口するものとすることができる。 Moreover, a ventilation path shall be opened to the side peripheral end of the adhesive film layer which has a slit.
さらに、通気路はヒータ線と少なくとも一箇所交差する交差部を持つものとすることができる。通気路はヒータ線と交差する交差部は一つでもよいが、数箇所でもよい。少なくとも一箇所の交差部を備えれば、熱膨張する残留気体がこの交差部を通して通気路に流れることができ、さらに通気路を介して外部へ放出することができる。また、複数箇所の交差部を設けた場合では、ネットワーク状の通気路網が形成できるので、より効率的に熱膨張する残存気体をフィルムヒータの内部から外部へ放出することができる。 Further, the air passage may have an intersection that intersects at least one location with the heater wire. The air passage may have one intersecting portion intersecting the heater line, but may be several places. If at least one crossing portion is provided, the thermally expanding residual gas can flow through the crossing portion to the air passage and can be discharged to the outside through the air passage. Further, when a plurality of intersecting portions are provided, a network-like air passage network can be formed, so that the remaining gas that thermally expands more efficiently can be discharged from the inside of the film heater.
以下、本発明のフィルムヒータを実施例に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the film heater of the present invention will be specifically described based on examples.
本実施例について、図1〜図6を用いて説明する。 The present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図1は、本実施例のフィルムヒータの平面概念図である。なお、図1は、本実施例のフィルムヒータの最も外側に位置する絶縁皮膜層(図3に示す)を除いた状態を示す。また、図2は、本実施例のフィルムヒータの一部を拡大した平面概念図である。さらに、図3は、図2に示すI−I位置の断面概念図である。 First, FIG. 1 is a conceptual plan view of the film heater of this embodiment. FIG. 1 shows a state in which the insulating film layer (shown in FIG. 3) located on the outermost side of the film heater of this embodiment is removed. FIG. 2 is an enlarged plan conceptual view of a part of the film heater of this embodiment. Further, FIG. 3 is a conceptual cross-sectional view at the II position shown in FIG.
図1〜図3に示すように、本実施例のフィルムヒータは、主にヒータ線1と、接着皮膜層2(21、22、23)と、絶縁皮膜層3(31、32)(図3に示す)と、通気路4とからなる。
As shown in FIGS. 1-3, the film heater of a present Example mainly has the
ヒータ線1は、厚さ80μm、幅2mmの扁平帯状の耐熱金属箔から構成されている。図1または図2に示すように、ヒータ線1は屈曲して面状に展開した所定のパターンに配列されており、所定位置に係合部11を複数箇所形成している。また、ヒータ線1の両端部には、それぞれリード線101が結線されている。
The
なお、本実施例では、ヒータ線1はニッケル−クロム合金を用いたが、この他にも、従来用いられるような鉄−クロム合金、ニッケル鉄合金、SUS、アルミ、白金、鉄、ニッケルなどの合金や純金属などからなる発熱材料でもよい。その厚さや形状は、フィルムヒータの形状や消費電力、発熱分布に依存するため特に限定する事項ではなく、実施の際に適宜選択すればよい。
In this embodiment, the
ヒータ線1は、基層とする接着皮膜層21の表面において、後述する係合口210及び係合部11を介して予め仮止めされる。そして、ヒータ線1を仮止めする接着皮膜層21の両面に、接着皮膜層22(23)と絶縁皮膜層31(32)の順にそれぞれ積層される(図3に示す)。
The
本実施例では、基層とする接着皮膜層21は一枚,接着皮膜層22、23はそれぞれ三枚の長方形ポリイミドフィルムを使用している。なお、本実施例の接着皮膜層2(21、22、23)は、ポリイミドフィルム以外にも、熱形成、熱硬化性を有するものであれば採用できる。また、ポリイミドフィルムの使用枚数、形状、面積、厚さなどは、フィルムヒータの用途などに応じて最適化することができる。
In this embodiment, one rectangular adhesive film is used for the
また、絶縁皮膜層3(31,32)はそれぞれ一枚の長方形カプトシートを使用している。カプトシートの形状、面積、厚さなどはフィルムヒータのヒータ線1の配列や消費電力や用途に応じて適宜選択すればよい。なお、本実施例では、絶縁皮膜層3(31,32)は、カプトシートを使用しているが、カプトシートの他にも、電気絶縁性を持ち、耐熱性の有するシールであれば、ポリイミドフィルム、シリコンラバーシートなどの従来用いられるシートを採用することもできる。
Each of the insulating coating layers 3 (31, 32) uses one rectangular capto sheet. What is necessary is just to select suitably the shape of a capto sheet, an area, thickness, etc. according to the arrangement | sequence of the
本実施例では、接着皮膜層2(21、22、23)及び絶縁皮膜層3(31,32)は、同じ形状であり、115mm×135mmの長方形のものを用いた。また、リード線101が延出する辺部に凹状部分を有する。また、接着皮膜層2(21,22,23)及び絶縁皮膜層3(31,32)の表面には、それぞれ予め貫通孔(図示せず)を設けることができる。これらの貫通孔を介してフィルムヒータを加熱装置に固定することができる。なお、これらの貫通孔は、ヒータ線1を避けた位置に形成される。
In this embodiment, the adhesive coating layer 2 (21, 22, 23) and the insulating coating layer 3 (31, 32) have the same shape, and a rectangular shape of 115 mm × 135 mm was used. Moreover, it has a concave part in the side part where the
接着皮膜層2(21,22,23)は、加熱により硬化してヒータ線1と絶縁皮膜層3(31,32)とを一体に接合している。具体的には、接着皮膜層2(21,22,23)を介在した二枚の絶縁皮膜層3(31,32)の間にヒータ線1を挟持し、フィルムヒータの厚さ方向に所定の熱圧着力N1(図7を参照)を印加して加熱硬化させ、フィルムヒータを一体に形成する。なお、この際、ヒータ線1と接着皮膜層2(21、22、23)との間において、圧着力(接着力)の弱い箇所に間隙9(図3に示す)が発生しやすく、空気などの気体が間隙9に残存することがある。
The adhesive coating layer 2 (21, 22, 23) is cured by heating and integrally joins the
また、図4に示すように、ヒータ線1に当接する接着皮膜層22,23の側周端200の付近には、通気路4が設けられている。通気路4はスリット42から構成されている。接着皮膜層22,23に略均等に分布する複数本のスリット42を設けることもできる。なお、図4は、本実施例のフィルムヒータの接着皮膜層22,23の平面概念図を示す。
Further, as shown in FIG. 4, a
また、図3、図5から理解できるように、通気路4を構成するスリット42はヒータ線1に達しており、ヒータ線1に交差する交差部422を備えている。このため、間隙9は交差部422を介して通路4に連通されている。なお、図3は、スリット42の長手方向に沿ったフィルムヒータの縦断面状態を示している。また、図5は、図2に示すA視方向の側面概念図を示す。
As can be understood from FIGS. 3 and 5, the
図5から理解できるように、通気路4(スリット42)は、接着皮膜層2(21,22,23)の側周端200(図2に示す)に開口する開口420を備えている。これにより、間隙9内の空間に連通された通気路4は、開口420を介して外部に開放される。従って、間隙9内の空間に残存する気体(空気)がスリット42で構成された通気路4を流れることができ、間隙9内の気体が加熱膨張された際に通気路4を介して外部へ放出することができる。よって、間隙9内の気体の熱膨張による体積拡張が有効に抑えられ、接着皮膜層2(21,22、23)及び絶縁皮膜層3(31,32)がヒータ線1から剥離することをできるだけ抑制することができる。
As can be understood from FIG. 5, the air passage 4 (slit 42) includes an
本実施例では、接着皮膜層22は3枚のポリイミドフィルムを使用しており、スリット42が3枚のポリイミドフィルムに形成されているが、ヒータ線1に当接する一枚のポリイミドフィルムにのみスリット42を形成することもできる。つまり、接着皮膜層22において、ヒータ線1(間隙9)と交差する交差部422を形成できれば、スリット42の高さを調整することができる。また、同様に、スリット42の幅も、通気できるものであればよい。さらに、スリット42の長さもヒータ線の形状などに応じて適宜選択することができる。
In this embodiment, the
また、接着皮膜層22の厚さは、必要に応じて使用されるポリイミドフィルムの枚数を変えることによって調整することができる。
Further, the thickness of the
本実施例では、接着皮膜層22にスリット42を形成しているが、同様に接着皮膜層21,23にもスリット42を形成することもできる。また、接着方法により、接着皮膜層2を使わない場合、例えば機械的に絶縁皮膜層3とヒータ線1とを一体化する場合では、必要に応じて通気路4を絶縁皮膜層3に形成してもよい。
In this embodiment, the
(その他)
図1または図2に示すように、接着皮膜層21の表面の所定位置には、接着皮膜層21の厚さ方向に貫通する係合口210が数箇所形成されている。一方、ヒータ線1は所定位置に係合部11を備えている。接着皮膜層21の一方の表面に配置されたヒータ線1の係合部11は、接着皮膜層21の係合口210に挿着され、接着皮膜層21の他方の表面に仮止めして固定される(図6に示す)。なお、図6は図2に示すII−II位置の断面を示すものである。
(Other)
As shown in FIG. 1 or FIG. 2,
なお、本実施例では、係合部11が帯状に形成されているが、四角形状の他に先端が尖った三角形状や先端が滑らかな半円形など、また線状、針状など、係合口210に挿着することが可能であればいずれの形状でも良い。なお、係合口210の形状も、特に限定されない。
In the present embodiment, the engaging
本発明のフィルムヒータは、加熱装置に係る分野に使用することができる。 The film heater of this invention can be used for the field | area which concerns on a heating apparatus.
1:ヒータ線 11:係合部 101:リード線
2、21、22、23:接着皮膜層
200:側周端 210:係合口
3、31、32:絶縁皮膜層
4:通気路 42:スリット
9:間隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Heater wire 11: Engagement part 101: Lead
Claims (5)
前記ヒータ線と当接する少なくとも1枚の前記接着皮膜層は少なくとも該ヒータ線に達する少なくとも1本のスリットで形成された通気路を有することを特徴とするフィルムヒータ。 A film heater having a heater wire bent and spread in a planar shape, an adhesive film layer laminated on both sides of the heater wire, and an insulating film layer laminated on each of the adhesive film layers,
The film heater according to claim 1, wherein at least one of the adhesive film layers in contact with the heater wire has an air passage formed by at least one slit reaching the heater wire.
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