JP6515788B2 - 電気ヒータおよび電気ヒータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気ヒータおよび電気ヒータの製造方法に関するものである。

従来、ハニカム構造体の表面に導電性発熱塗料を塗布したものに、更に通電様の正、負の電極を取り付けた電気ヒータが、特許文献１に開示されている。この電気ヒータの正、負の電極から導電性発熱塗料に通電されることで、導電性発熱塗料が発熱し、電気ヒータを通る気体が暖められる。

特許文献１に記載の電気ヒータでは、ハニカム構造体に形成された多数個の通路孔（ハニカムセル）のうち最外部に導線を通すようにして巻き付けて電極を形成することが記載されている。

特開平８−３１５５０号公報

しかし、電極として銅線を用いる構成であると、銅線が一箇所で破断しただけでも導通不全となり動作不能になるおそれがある。本発明は上記点に鑑み、導通の安定性に優れた電気ヒータを提供することを第１の目的とする。

また、ハニカム構造体に銅線を巻き付ける方法では、銅線の取り回しが非常に困難なので、複雑な製造工程が必要となる。本発明は上記点に鑑み、より簡易な製造工程で電気ヒータを製造することを第２の目的とする。

上記第１の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
各々が薄膜状である複数枚のフィルム状ヒータ（１）を備え、
前記複数枚のフィルム状ヒータの各々は、
電気的絶縁性を有する第１の絶縁シート（１６）と、
通電されると発熱する第１の発熱塗膜（１８）と、
金属製の薄板である第１の電極（２０ａ）と、
金属製の薄板である第２の電極（２０ｂ）と、を有し、
前記第１の発熱塗膜は、前記第１の絶縁シートの片面に積層され、
前記第１の電極は前記第１の発熱塗膜と導通し、
前記第２の電極は前記第１の発熱塗膜と導通し、
前記複数枚のフィルム状ヒータの各々に離散的に配置された複数個の接合部（１４、６２、６６）は、隣り合うフィルム状ヒータと接合されており、かつ、前記複数枚のフィルム状ヒータの各々における前記複数個の接合部の間の部分は、隣り合うフィルム状ヒータと共に、加熱対象の気体が流れる複数個の通路孔（１０、６３、６７）を囲んでおり、
前記複数枚のフィルム状ヒータの各々の前記第１の電極は、当該第１の電極が属するフィルム状ヒータに囲まれる前記複数個の通路孔と同じ通路孔を囲んでいる、電気ヒータである。

このように、第１の電極および第２の電極が金属製の薄板で構成されているので、第１の電極および第２の電極を電流が線的でなく面的に流れる。したがって、電極の一部に破断があったとしても、導通は安定的に維持されるので、導通が安定的に維持される。

また、上記第２の目的を達成するための請求項５に記載の発明は、
発熱帯（１２０）を用意する工程と、
前記発熱帯から複数枚のフィルム状ヒータを切り出す工程と、
前記複数枚のフィルム状ヒータを有する電気ヒータ（１）を組み立てる工程と、を備えた電気ヒータの製造方法であって、
前記発熱帯は、絶縁帯（１６０）と、発熱塗膜帯（１８０）と、第１の金属薄板（２００ａ）と、第２の金属薄板（２００ａ）と、を有し、
前記絶縁帯は、絶縁性を有して帯状に伸び、
前記発熱塗膜帯は、前記絶縁帯の片面に積層され、前記絶縁帯の延伸方向に帯状に伸び、通電されると発熱し、
前記第１の金属薄板は、前記絶縁帯の延伸方向に帯状に伸びて前記発熱塗膜帯と導通し、
前記第２の金属薄板は、前記絶縁帯の延伸方向に帯状に伸びて前記発熱塗膜帯と導通し、
前記切り出す工程は、前記発熱帯の先端から前記発熱帯の延伸方向に沿って所定長さ分だけ切り出すことを複数回繰り返して、前記複数枚のフィルム状ヒータを作成することを含み、
前記組み立てる工程は、前記複数枚のフィルム状ヒータの各々に離散的に配置した複数個の接合部（１４、６２、６６）を、隣り合うフィルム状ヒータに接合する工程と、前記複数枚のフィルム状ヒータの各々における前記複数個の接合部の間の部分と、隣り合うフィルム状ヒータとが、複数個の通路孔（１０、６３、６７）を囲み、かつ、前記複数枚のフィルム状ヒータの各々に属する前記第１の金属薄板が、当該前記第１の金属薄板が属するフィルム状ヒータに囲まれる前記複数個の通路孔と同じ通路孔を囲むよう、前記複数枚のフィルム状ヒータの形状を決める工程と、を含む、電気ヒータの製造方法である。

このように、第１の金属薄板および第２の金属薄板を有する発熱帯の先端から発熱帯の延伸方向に沿って所定長さ分だけ切り出すことで、複数枚のフィルム状ヒータを作成することができる。このようにすれば、発熱帯を切り出した段階で、電極に相当する第１の金属薄板および第２の金属薄板がフィルム状ヒータに形成されているので、電極の形成が容易になる。

なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。

実施形態の電気ヒータの平面図である。 実施形態のヒータ本体の一部拡大平面図である。 上記ヒータ本体の部分斜視図である。 実施形態の発熱帯の層構造の説明図であり、（ａ）は一部平面図、（ｂ）は端面図である。 実施形態の発熱帯の製造工程を示す模式図であり、（ａ）は製造装置の平面模式図、（ｂ）は製造装置の側面模式図、（ｃ）は工程中での絶縁シートの積層状態を表す平面模式図である。 実施形態のヒータ本体の製造手順を示す模式図である。 変形例１の発熱帯の層構造の説明図であり、（ａ）は一部平面図、（ｂ）は端面図である。 変形例２の通路孔６３の説明図である。 変形例３の通路孔６７の説明図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について説明する。先ず、構成について説明する。図１に示すように、本実施形態の電気ヒータ１はヒータ本体３、フレーム５、取付部７、プラス端子８ａ、マイナス端子８ｂ等を備えている。

電気ヒータ１はプラス端子８ａおよびマイナス端子８ｂを通じて電力を供給されるとヒータ本体３が発熱し、ヒータ本体３の近傍を流れる気体（例えば空気）を加熱することができる。

本実施形態の電気ヒータ１は車両用空調装置のヒータとして使用されるものである。例えば、電気ヒータ１は、車両の空調ダクト（図示は省略）に取り付けられる。あるいは、電気ヒータ１は、フランジ車両の空調ケーシングの中、より具体的には、ヒータコアの空気流れ下流側に取り付けられる。ここで、空調ケーシングは、空気を導入して加熱または冷却し、上記空調ダクトを介して、上記のように加熱または冷却された空気を車室内に吹き出す。また、ヒータコアは、エンジン冷却水の熱を利用して空調ケーシング内を流れる空気を加熱する。

加熱対象の気体は、ヒータ本体３に形成された複数個の六角柱状の空洞である通路孔１０内を、図１の紙面に垂直な方向に流れ、電気ヒータ１が稼働していれば加熱される。

フレーム５はヒータ本体３を保持するためのプラスチック製の枠体である。取付部７はフレーム５と一体に成形されており、フレーム５と電気ヒータ１を上述の空調ダクトに取り付けるための部材である。プラス端子８ａ並びにマイナス端子８ｂは電気ヒータ１に給電するための端子であり、車両の電気配線に接続される。

ヒータ本体３は複数枚の帯状かつ薄膜状のフィルム状ヒータ１２にて構成されている。詳細には、図２および図３に示すように、複数枚のフィルム状ヒータ１２は、隣同士が互いの片面を対面させる姿勢で配置され、対面し合うフィルム状ヒータ１２同士はそれらの長手方向に沿って離散的に配置された複数個の接合部１４において互いに接合されている。この接合には導電性の接着剤が使用されている。

１枚のフィルム状ヒータ１２の隣り合う接合部１４の間の部分は、図２に示すように、凸形状または凹形状に曲げられている。ある１枚のフィルム状ヒータ１２の凸形状部分と、それと隣り合う他の１枚のフィルム状ヒータ１２の凹形状部分とが、対になって、１個の通路孔１０の全周を囲んでいる。つまり、複数枚のフィルム状ヒータ１２の各々における複数個の接合部１４の間の部分は、隣り合うフィルム状ヒータ１２と共に、加熱対象の気体が流れる複数個の通路孔１０を囲んでいる。

各フィルム状ヒータ１２は、通電されると発熱する帯状かつフィルム状のヒータであり、上述のようにヒータ本体３を構成している。

図４に示すように、各フィルム状ヒータ１２は、絶縁シート１６、発熱塗膜１８および２枚の電極２０ａ、２０ｂを備えている。

絶縁シート１６は電気的絶縁性を有するプラスチックシートであり、本実施形態では絶縁性、耐熱性および難燃性に優れたフィルム形状のポリイミドシートを用いている。絶縁シート１６は第１の絶縁シートに対応する。絶縁シート１６は積層された発熱塗膜１８の発熱に伴って加熱され温度上昇するから、その温度上昇に応じた耐熱性を要求される。また、難燃性も備えているのが好ましい。そうしたシート材としては、上記のようなポリイミドシートが例示されるが、要求される耐熱温度等に応じて種々のものが選択されればよい。

発熱塗膜１８は、通電されると発熱する発熱塗料の塗膜である。発熱塗膜１８は第１の発熱塗膜に対応する。本実施形態では、例えば、バインダに粉末カーボンおよび金属粉末を分散させた発熱塗料を用い、これを絶縁シート１６の片面に帯状に塗布して発熱塗膜１８を形成することで、発熱塗膜１８を絶縁シート１６の片面に積層してある。

電極２０ａ、２０ｂは、本実施形態ではアルミニウムの帯状の薄板を用いている。本実施形態では、電極２０ａが第１の電極に対応し、電極２０ｂが第２の電極に対応する。また、本実施形態では、別の観点から見れば、電極２０ａが第２の電極に対応し、電極２０ｂが第１の電極に対応する。

電極２０ａ、２０ｂの材質は導電性や伝熱性等を考慮して決定されるが、軽量で加工性、導電性、及び伝熱性が良好な点からアルミニウムが優れている。また、例えば銅、青銅などの銅合金、ステンレス等の金属や合金を使用することができる。なお、電極２０ａ、２０ｂは、表面も内部も含めた全体が、導電性金属である。

電極２０ａ、２０ｂは、絶縁シート１６の幅寸法よりも小さい間隔を保って互いに平行に配されている。電極２０ａ、２０ｂのそれぞれの長手方向に垂直な方向の幅の平均値は、電極２０ａと電極２０ｂの間隔の平均値よりも長い。電極２０ａ、２０ｂは、相手方に近い側の長辺に沿った縁部である内縁部２２が絶縁シート１６の発熱塗膜１８に積層され発熱塗膜１８に接触している。したがって、電極２０ａ、２０ｂは、発熱塗膜１８を介してのみ互いに導通する。

また、絶縁シート１６の表面には発熱塗膜１８に接して導電性の接着剤２４が塗着されており、電極２０ａ、２０ｂは接着剤２４によって絶縁シート１６に接着されている。従って、電極２０ａ、２０ｂは発熱塗膜１８との直接接触によって発熱塗膜１８と電気的に導通し、また接着剤２４を介しても発熱塗膜１８と電気的に導通している。なお、電極２０ａ、２０ｂと発熱塗膜１８との間に接着剤２４が介在していてもよい。

そして、電極２０ａ、２０ｂの個々は、内縁部２２と反対の長辺側（相手方に遠い長辺側）の縁部であり、発熱塗膜１８とも絶縁シート１６とは積層されない（すなわち、自由端となっている）外縁部２６を有している。外縁部２６は、当然に、内縁部２２と接触して導通し、この接触を介して熱伝達可能である。

図２、図３に示した接合部１４においては対面し合う２枚のフィルム状ヒータ１２同士が導電性の接着剤を用いて接着されているが、各フィルム状ヒータ１２が上述の通りに構成されているため、接合部１４では、対面する電極２０ａ同士および電極２０ｂ同士が相互に電気的に導通している。そうした電極２０ａの群はプラス端子８ａ（図１参照）に接続され、電極２０ｂの群はマイナス端子８ｂ（図１参照）に接続されている。

次に、本実施形態の電気ヒータ１の機能、動作を説明する。本実施形態の電気ヒータ１は上述の通りの構成であるから、プラス端子８ａ、マイナス端子８ｂを介して給電されると、各フィルム状ヒータ１２の電極２０ａから発熱塗膜１８を通って電極２０ｂへと電流が流れる。すなわち、発熱塗膜１８に通電されて発熱塗膜１８が発熱する。この発熱により、通路孔１０を通る気体を加熱することができる。

次に、本実施形態の電気ヒータ１の製造手順について説明する。まず、図５に示す模式図を参照して、フィルム状ヒータ１２の元となる発熱帯１２０の製造工程を説明する。なお、図５（ｃ）では絶縁帯１６０上の部材の違いを明瞭に示すために一部にハッチングを施してある。このハッチングは断面を表しているのではない。

絶縁シート１６の元となる帯状に伸びる絶縁帯１６０は、絶縁シート１６とじ材質から成る。絶縁帯１６０は、延伸方向に巻き取られたロール２８の状態で支持軸３０にセットされ、ロール２８から繰り出される。絶縁帯１６０はロール２８から引き出されるとガイドローラ３６に向かう。このガイドローラ３６によって方向を変えられて、一対の圧接ローラ３８ａ、３８ｂ間へと引き込まれる。

ガイドローラ３６から圧接ローラ３８ａ、３８ｂに至る経路には、ガイドローラ３６に近い側に塗料塗布器４０が配設され、その下流側（圧接ローラ３８ａ、３８ｂに近い側）に接着剤塗布器４２が配設されている。

塗料塗布器４０には図示省略の経路で発熱塗料が供給される。塗料塗布器４０は絶縁帯１６０の片面（塗料塗布器４０側の面）に発熱塗料を塗布して、発熱塗膜帯１８０を形成する。発熱塗膜帯１８０は、発熱塗膜１８の元となり、絶縁体の延伸方向に帯状に伸びる。

接着剤塗布器４２には図示省略の経路で導電性の接着剤２４が供給される。接着剤塗布器４２は帯状に塗布された発熱塗膜１８を挟むようにして、絶縁シート１６の上面に接着剤２４を塗布する。

電極２０ａの元となる帯状に伸びる第１の金属薄板２００ａは、延伸方向に巻き取られたロール３２ａの状態で支持軸３４にセットされる。電極２０ｂの元となる帯状に伸びる第２の金属薄板２００ｂは、延伸方向に巻き取られたロール３２ｂの状態で、ロール３２ａと共通の支持軸３４にセットされる。金属薄板２００ａ、２００ｂの材質は、電極２０ａ、２０ｂと同じである。

金属薄板２００ａ、２００ｂは巻き取られたロール３２ａ、３２ｂの状態で同じ支持軸３４にセットされる。支持軸３４は支持軸３０よりも上方に位置している。ロール３２ａ、３２ｂの間隔は図４に示す金属薄板２００ａ、２００ｂ同士の間隔とされる。

金属薄板２００ａはロール３２ａから引き出され、金属薄板２００ｂはロール３２ｂから引き出されて、互いに平行に進み、それぞれ、圧接ローラ３８ａ、３８ｂ間に至る。ロール３２ａ、３２ｂから圧接ローラ３８ａ、３８ｂへと走行する金属薄板２００ａ、２００ｂ間の中間線が、それら下方を走行する絶縁帯１６０の延伸方向中心線の直上となるように調整されている。したがって、この段階で、絶縁帯１６０の延伸方向と、金属薄板２００ａ、２００ｂの延伸方向は、同じである。

圧接ローラ３８ａ、３８ｂ間には、発熱塗膜帯１８０および接着剤２４を塗布された絶縁帯１６０と、２枚の電極２０ａ、２０ｂとが上下に重なって引き込まれる。このときには発熱塗膜帯１８０および接着剤２４は未硬化である。圧接ローラ３８ａ、３８ｂによって押圧され、金属薄板２００ａ、２００ｂは発熱塗膜帯１８０および接着剤２４に密着させられ、それらの接着力によって絶縁帯１６０に積層される。

発熱塗膜帯１８０および接着剤２４が硬化すれば、絶縁帯１６０、発熱塗膜帯１８０、第１の金属薄板２００ａ、第２の金属薄板２００ｂ、接着剤２４が、互いに固定される。この結果、帯状に伸びる発熱帯１２０ができあがる。圧接ローラ３８ａ、３８ｂから送り出されてきた発熱帯１２０は巻取軸４４によって延伸方向に巻き取られ、発熱帯ロール４６とされる。

このとき、絶縁帯１６０、発熱塗膜帯１８０、第１の金属薄板２００ａ、第２の金属薄板２００ｂ、接着剤２４の配置は、図４（ｂ）と同じになる。但し、図４（ｂ）中の符号１６、１８、２０ａ、２０ｂは、符号１６０、１８０、２００ａ、２００ｂに読み替える。

具体的には、絶縁帯１６０は、絶縁性を有して帯状に伸びる。また、発熱塗膜帯１８０は、絶縁帯１６０の片面に積層され、絶縁帯１６０の延伸方向に帯状に伸び、通電されると発熱する。

また、金属薄板２００ａは、絶縁帯１６０の延伸方向に帯状に伸び、金属薄板２００ｂに近い側の内縁部２２と、金属薄板２００ｂから遠い側の外縁部２６とを有する。この内縁部２２、外縁部２６は、金属薄板２００ａから電極２０ａが切り出されたとき、電極２０ａの内縁部２２、外縁部２６となる。したがって、金属薄板２００ａの内縁部２２は、発熱塗膜帯１８０の片面に積層されて発熱塗膜帯１８０と導通する。また、金属薄板２００ａの外縁部２６は、金属薄板２００ａの内縁部２２と導通すると共に発熱塗膜帯１８０にも絶縁帯１６０にも積層されない自由端となる。

また、金属薄板２００ｂは、絶縁帯１６０の延伸方向に帯状に伸び、金属薄板２００ａに近い側の内縁部２２と、金属薄板２００ａから遠い側の外縁部２６とを有する。この内縁部２２、外縁部２６は、金属薄板２００ｂから電極２０ｂが切り出されたとき、電極２０ｂの内縁部２２、外縁部２６となる。したがって、金属薄板２００ｂの内縁部２２は、発熱塗膜帯１８０の片面に積層されて発熱塗膜帯１８０と導通する。また、金属薄板２００ｂの外縁部２６は、金属薄板２００ｂの内縁部２２と導通すると共に発熱塗膜帯１８０にも絶縁帯１６０にも積層されない自由端となる。

このように、図５に示した工程では、後述するハニカム構造体５０が形成されない段階で絶縁帯１６０と発熱塗膜帯１８０に金属薄板２００ａ、２００ｂを取り付ける。したがって、絶縁帯１６０、発熱塗膜帯１８０、金属薄板２００ａ、２００ｂを、取り付け容易な形状、配置に設定することができる。したがって、発熱帯の形成が容易になる。

次に、ヒータ本体３となるハニカム構造体を製造する工程について図６に示す模式図を参照して説明する。

図６（ａ）に示すように、発熱帯ロール４６を用意する。そして、発熱帯ロール４６から発熱帯１２０の一部を引き出した後、発熱帯１２０の先端から発熱帯１２０の延伸方向に沿って所定長さ分だけ切り出す作業を、複数回繰り返す。切り出された部分は、１枚のフィルム状ヒータ１２となる。つまり、発熱帯１２０から切り出された部分の絶縁帯１６０、発熱塗膜帯１８０、金属薄板２００ａ、金属薄板２００ｂが、それぞれ、絶縁シート１６、発熱塗膜１８、電極２０ａ、電極２０ｂとなる。

切り出されたフィルム状ヒータ１２の上記所定の長さはヒータ本体３となるハニカム構造体の寸法、通路孔１０のサイズ、セル数等に応じて決められる。また、切り出し枚数も同様に決められる。

続いて、切り出された複数枚のフィルム状ヒータ１２を用いて、電気ヒータ１を組み立ている。まず、所定の長さで切り出された複数枚のフィルム状ヒータ１２の各々において、接合部１４（図２参照）の配置に対応させて導電性の接着剤４８が、長手方向に離散的に塗布される。フィルム状ヒータ１２の長手方向は、発熱帯１２０の延伸方向に一致する。接着剤４８が塗布されたフィルム状ヒータ１２は、必要な枚数に達するまで、図６（ｂ）に示すように重ねられる。そして、複数枚のフィルム状ヒータ１２が積層方向（図６において上下方向）に押圧されて、上下に接するフィルム状ヒータ１２同士が接着剤４８にて接着される（図６（ｃ））。この工程が、複数枚のフィルム状ヒータ１２の各々に離散的に配置した複数個の接合部１４を、隣り合うフィルム状ヒータ１２に接合する工程に対応する。

接着剤４８の配置が接合部１４（図２参照）の配置に対応して離散的であり、また一層ごとに１／２ピッチずつずれているので、上下に接するフィルム状ヒータ１２間には接着されない部分が残る。１ピッチは、１つのフィルム状ヒータ１２における接合部１４の長手方向中央から隣の接合部１４の長手方向中央までの距離である。

そして、例えば櫛歯のような治具を用いて、積層された複数枚のフィルム状ヒータ１２のうち一方側の端のフィルム状ヒータ１２と他方側の端のフィルム状ヒータ１２を、フィルム状ヒータ１２の長手方向に垂直な方向かつフィルム状ヒータ１２の表面に垂直な方向（すなわち、図６（ｃ）中の上下方向）に引っ張る。これにより、図６（ｄ）に示すように、ハニカム構造体５０を形成できる。この工程が、複数枚のフィルム状ヒータ１２の各々における複数個の接合部１４の間の部分と、隣り合うフィルム状ヒータ１２とが、複数個の通路孔１０を囲むよう、複数枚のフィルム状ヒータ１２の形状を決める工程に対応する。

そのハニカム構造体５０の側部に、電極付きの支持体５２ａ、５２ｂを取り付ける。

上述した電極２０ａの群は支持体５２ａ、５２ｂの一方（例えば支持体５２ａ）の電極に接続され、電極２０ｂの群は支持体５２ａ、５２ｂの他方（例えば支持体５２ｂ）の電極に接続される。

こうして組み立てられたヒータ本体３は、図１に示すようにフレーム５に組み付けられ、各支持体５２ａ、５２ｂの電極は、それぞれ上述のプラス端子８ａ、マイナス端子８ｂに接続される。このようにして、電気ヒータ１が完成する。

本実施形態の電気ヒータ１は、絶縁シート１６、発熱塗膜１８および２枚の電極２０ａ、２０ｂを備えたフィルム状ヒータ１２を上述のように組み合わせて製造される。金属薄板２００ａ、２００ｂを有する発熱帯１２０の先端から発熱帯の延伸方向に沿って所定長さ分だけ切り出すことで、複数枚のフィルム状ヒータ１２を作成することができる。このようにすれば、発熱帯１２０を切り出した段階で、電極２０ａ、２０ｂに相当する金属薄板２００ａ、２００ｂがフィルム状ヒータ１２に形成されているので、電極２０ａ、２０ｂの形成が容易になる。すなわち、ハニカム構造体に発熱塗料を塗布し、また電極を形成するといった複雑な製造工程を要さずに製造でき、製造工程が簡便である。

これに対し、特許文献１では、先ずハニカム構造体を製造し、その後、通路孔に導線を巻き付けて電極としたり、電極用の金属塗料に浸漬したり、発熱塗料を塗布したりして、電極を形成するという製造工程になるので、製造工程が複雑化する。

また、刷毛やローラにて通路孔の内面に発熱塗料を塗布するのは難しく、通路孔の口径が小さくなると、銅線ワイヤーの取り回しが困難になる。また、浸漬した発熱塗料や金属塗料が通路孔の内部を狭くしたり、詰まらせたりするおそれがある。これに対し、本実施形態では、銅線ワイヤーを用いず、浸漬を行うこともないので、このような問題は発生しない。

本実施形態の電気ヒータ１では、電極２０ａ、２０ｂの各々が薄板となっているので、電極２０ａ、２０ｂの各々を電流が線的でなく面的に流れる。したがって、電極の一部に破断があったとしても、導通は安定的に維持される。また、電極の表面が削られたり剥離したりしても、表面以外の部分で導通が維持されるので、導通が安定的に維持される。

また、電極２０ａの各々は、隣り合うフィルム状ヒータ１２の電極２０ａと導通し、電極２０ｂの各々は、隣り合うフィルム状ヒータ１２の電極２０ｂと導通する。したがって、電極２０ａの群と電極２０ｂの群とがそれぞれ一連の電極として機能する。したがって、たとえ電極２０ａ、２０ｂの一部に亀裂などが生じても導通が全体として不安定になるおそれはなく動作の安定性に優れている。

電極２０ａ、２０ｂのうち、内縁部２２は、片面が外部に露出しており、加熱対象の気体に直接接触する。それに対し、外縁部２６は、両面が外部に露出しており、加熱対象の気体に直接接触する。したがって、外縁部２６は、発熱塗膜１８から熱を受けて気体に伝達する放熱フィンとしても機能する。したがって、電気ヒータ１による気体の加熱効率が向上する。また、局所的に発熱量が増えたとしても、その熱が複数枚のフィルム状ヒータ１２の電極２０ａ、２０ｂを通って速やかに拡散されるので、電気ヒータ１が部分的に高温になるのを防止でき、電気ヒータ１の温度を均等化できる。

また、本実施形態の電気ヒータ１は、通路孔１０を形成した後に発熱塗料や電極用塗料を塗るわけではないから、通路孔１０の内径や長さについては寸法自由度が高い。また、使用するフィルム状ヒータ１２の幅、長さ、枚数等を変更することで電気ヒータ１のサイズも容易に変更可能である。

本実施形態の電気ヒータ１は、電極２０ａ、２０ｂを絶縁シート１６に積層するにあたって導電性の接着剤２４を用いているので電極２０ａ、２０ｂをより強固に絶縁シート１６に積層することができ、電極２０ａ、２０ｂと発熱塗膜１８との導通をより確実にできる。

また、本実施形態で採用したフィルム状ヒータ１２は、予め長尺のロールとして製造したものを、製造する電気ヒータ１の仕様に応じた長さ並びに枚数にて切り出して使用するので、歩留まりが良好である。しかも、フィルム状ヒータ１２の幅が同じという条件下でなら、仕様が異なる電気ヒータ間で共用できるので汎用性が高い。

（第２実施形態）
次に第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に係る電気ヒータ１の複数のフィルム状ヒータ１２の各々に対して、絶縁シート１６ａ、発熱塗膜１８ａ、電極２０ｃを追加してフィルム状ヒータ１２ａを構成している。本実施形態の電気ヒータ１は、第１実施形態の複数枚のフィルム状ヒータ１２に代えて、複数枚のフィルム状ヒータ１２ａを有している。フィルム状ヒータ１２ａ同士の接着形態、フレーム５への取り付け形態等は、第１実施形態と同じである。なお、本実施形態では、電極２０ａが第１の電極に対応し、電極２０ｂが第２の電極に対応し、電極２０ｃが第３の電極に対応する。

本実施形態において電気ヒータ１を構成する各フィルム状ヒータ１２ａは、図７に示すように、電極２０ｂの外縁部２６を新たな絶縁シート１６ａに積層する。絶縁シート１６ａは、第２の絶縁シートに対応する。絶縁シート１６ａの構成は、絶縁シート１６と同じである。絶縁シート１６ａの片面には、絶縁シート１６と同様に発熱塗膜１８ａが塗布にて積層される。発熱塗膜１８ａの材質は発熱塗膜１８と同じである。発熱塗膜１８ａは第２の発熱塗膜に対応する。

また、絶縁シート１６ａの表面には発熱塗膜１８ａに接して導電性の接着剤２４が塗着されており、電極２０ｂの外縁部２６は接着剤２４によって絶縁シート１６ａに接着される。従って、電極２０ｂの外縁部２６は発熱塗膜１８ａとの直接接触によって発熱塗膜１８ａと電気的に導通し、また接着剤２４を介しても発熱塗膜１８ａと電気的に導通する。なお、電極２０ｂと発熱塗膜１８ａとの間に接着剤２４が介在していてもよい。本例では、電極２０ｂの外縁部２６は、発熱塗膜１８にも絶縁シート１６にも積層されないが、発熱塗膜１８ａと絶縁シート１６ａに積層されるので、自由端とはなっていない。

そして、発熱塗膜１８ａには、電極２０ａ、２０ｂと同じ構成の電極２０ｃが積層される。電極２０ｃは、実施形態における電極２０ａ、２０ｂの関係と同様に電極２０ｂと対をなし、電極２０ｂ、２０ｃは、絶縁シート１６ａの幅寸法よりも小さい間隔を保って平行に配される。電極２０ｂ、２０ｃのそれぞれの長手方向に垂直な方向の幅の平均値は、電極２０ｂと電極２０ｃの間隔の平均値よりも長い。電極２０ｃは電極２０ｂに近い側の長辺に沿った縁である内縁部２２が、絶縁シート１６ａの発熱塗膜１８ａに積層され発熱塗膜１８ａに接触している。したがって、電極２０ｂ、２０ｃは、発熱塗膜１８ａを介してのみ互いに導通する。

また、絶縁シート１６ａの表面には発熱塗膜１８ａに接して導電性の接着剤２４が塗着されており、電極２０ｃは接着剤２４によって絶縁シート１６ａに接着される。従って、電極２０ｃは発熱塗膜１８ａとの直接接触によって発熱塗膜１８ａと電気的に導通し、また接着剤２４を介しても発熱塗膜１８ａと電気的に導通する。なお、電極２０ｃと発熱塗膜１８ａとの間に接着剤２４が介在していてもよい。

そして、電極２０ｃは、内縁部２２と反対の長辺側（電極２０ｂに遠い長辺側）の縁部である外縁部２６を有している。この外縁部２６は、発熱塗膜１８とも発熱塗膜１８ａとも絶縁シート１６とも絶縁シート１６ａとも積層されない。すなわち、この外縁部２６は、自由端となっている。電極２０ｃの外縁部２６は、当然に、電極２０ｃの内縁部２２と接触して導通し、この接触を介して熱伝達可能である。

このように、絶縁シート１６ａ、発熱塗膜１８ａおよび電極２０ｃの組を追加することで２段式のフィルム状ヒータ１２ａを構成することができる。

このフィルム状ヒータ１２ａの使用形態は第１実施形態のフィルム状ヒータ１２と同様で、複数枚にてハニカム構造体とされて電気ヒータに組み込まれる。ハニカム構造体とされた際には、実施形態と同様に電極２０ａ同士並びに電極２０ｂ同士が互いに導通させられるだけでなく、電極２０ｃ同士も互いに導通させられる。

なお、フィルム状ヒータ１２ａは、電極２０ａおよび電極２０ｃを互いに独立した正極に、電極２０ｂを負極に接続して使用される。このため、電極２０ａと電極２０ｂとの間並びに電極２０ｂと電極２０ｃとの間に給電して２箇所の発熱塗膜１８、１８ａを発熱させる使い方が可能である。また、電極２０ａと電極２０ｂとの間のみ給電して電極２０ｃはオフにして、発熱塗膜１８、１８ａのうち前者のみを発熱させる使い方が可能である。また、電極２０ｂと電極２０ｃとの間のみ給電して電極２０ａはオフにして、発熱塗膜１８、１８ａのうち後者のみを発熱させる使い方が可能である。すなわち、電気ヒータの発熱量を強弱切り替えることが可能となる。また、本実施形態のフィルム状ヒータ１２ａは実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態では、電極２０ａ、２０ｂのみならず、電極２０ｃも放熱フィンとして機能する。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。また、上記実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。特に、ある量について複数個の値が例示されている場合、特に別記した場合および原理的に明らかに不可能な場合を除き、それら複数個の値の間の値を採用することも可能である。また、上記実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。また、本発明は、上記実施形態に対する以下のような変形例も許容される。なお、以下の変形例は、それぞれ独立に、上記実施形態に適用および不適用を選択できる。すなわち、以下の変形例のうち明らかに矛盾する組み合わせを除く任意の組み合わせを、上記実施形態に適用することができる。

（変形例１）
上述の実施形態では通路孔１０の形状を６角柱形状としているが、通路孔の形状等はこれに限定されるわけではなく適宜に変更できる。

例えば、図８に示すようにフィルム状ヒータ１２の凹凸形状を矩形波状として、接合部６２間に形成される通路孔６３を長方形状にしたり、図９に示すように、フィルム状ヒータ１２の凹凸形状を波板状として接合部６６間に形成される通路孔６７を略長円状にする等も可能である。

（変形例２）
上記第２実施形態では、２段式のフィルム状ヒータ１２ａが使用されているが、３段式以上のフィルム状ヒータが使用されてもよい。

（まとめ）
上記各実施形態および各変形例の一部または全部で示された第１の観点によれば、電気ヒータは、金属製の薄板である第１の電極と、金属製の薄板である第２の電極と、を有する。そして、前記第１の発熱塗膜は、前記第１の絶縁シートの片面に積層され、前記第１の電極は前記第１の発熱塗膜と導通し、前記第２の電極は前記第１の発熱塗膜と導通する。また、前記複数枚のフィルム状ヒータの各々に離散的に配置された複数個の接合部は、隣り合うフィルム状ヒータと接合されている。また、前記複数枚のフィルム状ヒータの各々における前記複数個の接合部の間の部分は、隣り合うフィルム状ヒータと共に、加熱対象の気体が流れる複数個の通路孔を囲んでいる。

また、第２の観点によれば、前記第１の電極は、前記第２の電極に近い側の内縁部と、前記第２の電極から遠い側の外縁部とを有し、前記第１の電極の前記内縁部は、前記第１の発熱塗膜の片面に積層されて前記第１の発熱塗膜と導通し、前記第１の電極の前記外縁部は両面が露出して前記気体に接触する。このように、第１の電極の外縁部の両面が気体に接触するので、第１の電極の外縁部は、発熱塗膜から熱を受けて気体に伝達する放熱フィンとしても機能する。

また、第３の観点によれば、前記複数枚のフィルム状ヒータの各々の前記第１の電極は、隣り合うフィルム状ヒータの前記第１の電極と導通する。このようになっていることで、第１の電極の群がそれぞれ一連の電極として機能するので、たとえ第１の電極の一部に亀裂などが生じても全体として導通が不安定になるおそれはない。

また、第４の観点によれば、前記複数枚のフィルム状ヒータの各々は、電気的絶縁性を有する第２の絶縁シート（１６ａ）と、通電されると発熱する第２の発熱塗膜（１８ａ）と、金属製の薄板である第３の電極（２０ｃ）と、を備える。そして、前記第２の発熱塗膜は、前記第２の絶縁シートの片面に積層され、前記第２の電極は、前記第２の発熱塗膜と導通し、前記第３の電極は、前記第２の発熱塗膜と導通する。

このようになっていることで、第１の電極と第２の電極の間並びに第２の電極と第３の電極の間に給電して第１の発熱塗膜および第２の発熱塗膜の両方を発熱させることが可能である。また、第１の電極と第２の電極の間に給電して第２の電極と第３の電極の間に給電しないことで、第１の発熱塗膜および第２の発熱塗膜のうち前者のみを発熱させることが可能である。また、第１の電極と第２の電極の間に給電せず第２の電極と第３の電極の間に給電することで、第１の発熱塗膜および第２の発熱塗膜のうち後者のみを発熱させることが可能である。したがって、電気ヒータの発熱量のバリエーションが増す。

また、第５の観点によれば、電気ヒータの製造方法は、発熱帯の先端から前記発熱帯の延伸方向に沿って所定長さ分だけ切り出すことを複数回繰り返して、複数枚のフィルム状ヒータを作成することを含む。

１ 電気ヒータ
１０、６３、６７ 通路孔
１２ フィルム状ヒータ
１４、６２、６３ 接合部
１６ 絶縁シート
１８ 発熱塗膜
２０ａ、２０ｂ 電極
２２ 内縁部
２６ 外縁部

Claims (5)

1. 各々が薄膜状である複数枚のフィルム状ヒータ（１）を備え、
   前記複数枚のフィルム状ヒータの各々は、
   電気的絶縁性を有する第１の絶縁シート（１６）と、
   通電されると発熱する第１の発熱塗膜（１８）と、
   金属製の薄板である第１の電極（２０ａ）と、
   金属製の薄板である第２の電極（２０ｂ）と、を有し、
   前記第１の発熱塗膜は、前記第１の絶縁シートの片面に積層され、
   前記第１の電極は前記第１の発熱塗膜と導通し、
   前記第２の電極は前記第１の発熱塗膜と導通し、
   前記複数枚のフィルム状ヒータの各々に離散的に配置された複数個の接合部（１４、６２、６６）は、隣り合うフィルム状ヒータと接合されており、かつ、前記複数枚のフィルム状ヒータの各々における前記複数個の接合部の間の部分は、隣り合うフィルム状ヒータと共に、加熱対象の気体が流れる複数個の通路孔（１０、６３、６７）を囲んでおり、
   前記複数枚のフィルム状ヒータの各々の前記第１の電極は、当該第１の電極が属するフィルム状ヒータに囲まれる前記複数個の通路孔と同じ通路孔を囲んでいる、電気ヒータ。
2. 前記第１の電極は、前記第２の電極に近い側の内縁部（２２）と、前記第２の電極から遠い側の外縁部（２６）とを有し、前記第１の電極の前記内縁部は、前記第１の発熱塗膜の片面に積層されて前記第１の発熱塗膜と導通し、前記第１の電極の前記外縁部は両面が露出して前記気体に接触することを特徴とする請求項１に記載の電気ヒータ。
3. 前記複数枚のフィルム状ヒータの各々の前記第１の電極は、隣り合うフィルム状ヒータの前記第１の電極と導通することを特徴とする請求項１または２に記載の電気ヒータ。
4. 前記複数枚のフィルム状ヒータの各々は、
   電気的絶縁性を有する第２の絶縁シート（１６ａ）と、
   通電されると発熱する第２の発熱塗膜（１８ａ）と、
   金属製の薄板である第３の電極（２０ｃ）と、を備え、
   前記第２の発熱塗膜は、前記第２の絶縁シートの片面に積層され、
   前記第２の電極は、前記第２の発熱塗膜と導通し、
   前記第３の電極は、前記第２の発熱塗膜と導通することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
5. 発熱帯（１２０）を用意する工程と、
   前記発熱帯から複数枚のフィルム状ヒータを切り出す工程と、
   前記複数枚のフィルム状ヒータを有する電気ヒータ（１）を組み立てる工程と、を備えた電気ヒータの製造方法であって、
   前記発熱帯は、絶縁帯（１６０）と、発熱塗膜帯（１８０）と、第１の金属薄板（２００ａ）と、第２の金属薄板（２００ａ）と、を有し、
   前記絶縁帯は、絶縁性を有して帯状に伸び、
   前記発熱塗膜帯は、前記絶縁帯の片面に積層され、前記絶縁帯の延伸方向に帯状に伸び、通電されると発熱し、
   前記第１の金属薄板は、前記絶縁帯の延伸方向に帯状に伸びて前記発熱塗膜帯と導通し、
   前記第２の金属薄板は、前記絶縁帯の延伸方向に帯状に伸びて前記発熱塗膜帯と導通し、
   前記切り出す工程は、前記発熱帯の先端から前記発熱帯の延伸方向に沿って所定長さ分だけ切り出すことを複数回繰り返して、前記複数枚のフィルム状ヒータを作成することを含み、
   前記組み立てる工程は、前記複数枚のフィルム状ヒータの各々に離散的に配置した複数個の接合部（１４、６２、６６）を、隣り合うフィルム状ヒータに接合する工程と、前記複数枚のフィルム状ヒータの各々における前記複数個の接合部の間の部分と、隣り合うフィルム状ヒータとが、複数個の通路孔（１０、６３、６７）を囲み、かつ、前記複数枚のフィルム状ヒータの各々に属する前記第１の金属薄板が、当該前記第１の金属薄板が属するフィルム状ヒータに囲まれる前記複数個の通路孔と同じ通路孔を囲むよう、前記複数枚のフィルム状ヒータの形状を決める工程と、を含む、電気ヒータの製造方法。

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