JP6530389B2 - 発熱体 - Google Patents
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Description
例えば、容器内の液体の凍結防止もしくは加熱のために容器の外側面に発熱体が取付けられたり、保温が必要な流体用配管に発熱体が巻き付けられて流体温度の下降を防止したりしている。
例えば特許文献1には、図7に示すようなヒーターの発熱部が記載されている。
すなわち、特許文献1に記載の発熱部111は、裏面材111Bと、電熱線111Aと、表面材111Cとを備える。
また、電熱線の曲げられた箇所が断線するおそれがあった。
また、ワイヤーメッシュによって、表面抵抗値を大きく下げることができる。
また、基材と絶縁層とで電極を挟む構造となるので、電極を保護することができ、かつ、電極を隠すことができる。
図1は、本発明を適用した第1の実施態様の発熱体の一例を示す概略図である。また、図2は、図1のA−A線に沿った断面を示す概略断面図である。
また、金属膜4は、ガラス基材2に金属を蒸着して形成されたものである。ここで、金属は、導電性材料の一例である。
また、金属膜4の表面抵抗値は、50Ω/cm2以下、好ましくは30Ω/cm2以下、さらに好ましくは10Ω/cm2である。
また、図1に示す例では、電極5は、ガラス基材2の対向する長辺の縁それぞれに沿って金属膜4の両側に設けられていると共に、金属膜4の略中央に設けられている。
ここで、ポリアセチレン樹脂フィルムは、導電性ポリマーの一例である。
ここで、ガラス板は、絶縁層の一例である。
また、ガラス基材2とガラス板3は、互いに略同じ面積を有する。
また、ガラス基材2の端面からガラス板3の端面にまで、例えばブチル化合物を付与して防水することもできる。
しかし、EVA樹脂フィルムを接着層として配置した方が、発熱体の耐水性をより向上させることができるので好ましい。
しかし、本発明の発熱体が絶縁層を備えていれば、強度が高まり破損し難くなり、また、基材と絶縁層とで電極を挟む構造となるので、電極を保護することができ、かつ、電極を隠すことができる。よって、好ましい。
しかし、抵抗値は基材の長さに反比例するので、短辺の縁に沿って導電層に電気的に電極を接続する場合よりも抵抗値を小さくできるので好ましい。
しかし、電極が、導電性ポリマーを介して導電層に電気的に接続されていれば、導電層と電極との界面での密着が一体化して強固となり、導通不良が起こり難くなるので好ましい。
また、ワイヤーメッシュは、具体的には例えばメタルナノワイヤである。また、ワイヤーメッシュを構成する金属は、例えばインジウム錫酸化物(ITO)、金、銀、銅、ニッケルである。
また、ワイヤーメッシュは曲げや折れに強く、180°の折り返しにも耐えることができる。
また、ワイヤーメッシュは熱で形を変えることができるので、設置場所に合わせて形を自由に変えることができ、様々な場所に発熱体を設置できる。
また、導電性高分子は、具体的には例えばポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリピロール(PPy)である。
また、炭素含有物質と金属との混合物に使用される金属としては、具体的には例えば、金、銀、銅、ニッケル、金属酸化物である。
また、金属酸化物は、具体的には例えば、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化チタンである。
また、微細粒子の粒径は、数nmから数十nmである。粒径が小さければ微細な配線が可能であり、粒径が大きければ抵抗値を下げることができる。具体的には、50nm以下の粒径が望ましい。
例えば、比較的沸点の低い溶媒に、これら導電性材料のいずれかを溶かし込み、導電性材料が溶けた溶液を基材にコーティングした後、溶媒蒸発温度まで基材を加熱する方法や、UV硬化および熱硬化などいわゆる接着剤のような処理で、これら導電性材料を基材に面状に接着する方法や、印刷方法である。
また、金属膜を形成する際に用いられるスパッタリングは、基材を高温にしてしまうので、樹脂製の基材に金属膜を形成しようとすると基材が不本意に変形してしまうおそれがある。
また、金属膜を形成する場合には、比較的規模の大きい装置を使用する必要がある。
そして、透過率が下がってしまうと、窓など高い透過率が要求される箇所に設置することが困難となる。
また、印刷法やウェットコーティング法は、スパッタリングほど基材を高温にしないので、基材として、樹脂板や樹脂フィルムなど樹脂製のものを採用できる。
一方、導電層としてワイヤーメッシュなどが設けられた樹脂板基材や樹脂フィルム基材を備える発熱体であれば、ヒートガンなどを使って基材を変形させて、窓に沿って正確に設置することができる。これは、基材のフレキシブル性と導電層のフレキシブル性の両方があるからである。
図3に示す本発明の発熱体11は、ポリイミド樹脂フィルム基材12を備える。ここで、ポリイミド樹脂フィルム基材は、基材の一例である。
また、メタルナノワイヤ層14は、ポリイミド樹脂フィルム基材12に印刷法で形成されたものである。
なお、電源ケーブルおよび電源は省略する。
ここで、ポリチオフェン樹脂フィルムは、導電性ポリマーの一例である。
また、トリアセテート樹脂フィルム層は、絶縁層の一例である。
また、図に示すように、スペーサ部16は、電極5よりも外側に配置されている。
この乾燥剤によって、密閉空間17内の空気を乾燥させている。
図4に示す本発明の発熱体11は、ポリイミド樹脂フィルム基材12を備える。
なお、電源ケーブルおよび電源は省略する。
そして、電極5が設けられた第2のメタルナノワイヤ層14Bと第2のトリアセテート樹脂フィルム層13Bとが接着されている。
この乾燥剤によって、密閉空間17内の空気を乾燥させている。
図5に示す本発明の発熱体11は、ポリイミド樹脂フィルム基材12を備える。
また、第1のメタルナノワイヤ層14Aおよび第2のメタルナノワイヤ層14Bは、ポリイミド樹脂フィルム基材12に印刷法で形成されたものである。
なお、電源ケーブルおよび電源は省略する。
また、図に示すように、第2のスペーサ部16Bは、電極5よりも外側に配置されている。
この乾燥剤によって、第1の密閉空間17A内の空気および第2の密閉空間17B内の空気を乾燥させている。
次に、本発明の第1の実施態様の発熱体1と、一般の電熱線付きガラスとについて、ガラス板を電熱してガラス板の5分毎の温度を測定した。
また、図6は、比較対象である一般の電熱線付きガラスを示す概略図である。
また、電熱線202には、図示していない電源から電熱線202に電力を供給するための電源ケーブル204が、コネクタ205を介して接続されている。
また、電熱線付きガラス200の電熱線202に電力を供給してガラス板201を20分間熱し、5分毎にガラス板201の温度を測定した。結果を比較例として表1に示す。
従って、3次元に曲がった自動車の窓などに本発明の発熱体を設置でき、寒冷地や寒冷時期における自動車の窓などの氷結や結露を抑制して視界を確保し、安全性を高めることができる。
2 ガラス基材
3 ガラス板
4 金属膜
5 電極
6 EVA樹脂フィルム接着層
7 電源ケーブル
8 電源
9 ポリアセチレン樹脂フィルム層
11 発熱体
12 ポリイミド樹脂フィルム基材
13 トリアセテート樹脂フィルム層
13A 第1のトリアセテート樹脂フィルム層
13B 第2のトリアセテート樹脂フィルム層
13C 第3のトリアセテート樹脂フィルム層
14 メタルナノワイヤ層
14A 第1のメタルナノワイヤ層
14B 第2のメタルナノワイヤ層
16 スペーサ部
16A 第1のスペーサ部
16B 第2のスペーサ部
17 密閉空間
17A 第1の密閉空間
17B 第2の密閉空間
18 ポリチオフェン樹脂フィルム層
Claims (5)
- 基材と、
該基材に沿って面状に配置された、かつ、導電性材料で形成された導電層と、
該導電層と電気的に接続された電極と、
前記基材の、前記導電層が設けられた側に配置された、かつ、絶縁性材料で形成された絶縁層と、
前記導電層と前記絶縁層との間または前記絶縁層同士の間に配置された、かつ、同導電層と同絶縁層との間または同絶縁層同士の間に密閉空間を形成可能なスペーサ部とを備え、
前記導電層は、前記基材の一方の面に沿って面状に配置された第1のメタルナノワイヤ層と、同基材の一方の面とは反対側の他方の面に沿って面状に配置された第2のメタルナノワイヤ層であり、
前記基材及び前記絶縁層は、透明性の樹脂フィルムである
発熱体。 - 前記基材は、ポリイミド樹脂フィルム基材である
請求項1に記載の発熱体。 - 前記絶縁層は、トリアセテート樹脂で形成されたトリアセテート樹脂フィルム層である
請求項1に記載の発熱体。 - 前記基材は長方形の板状であり、
前記電極は、前記基材の長辺の縁に沿って前記導電層に電気的に接続された
請求項1に記載の発熱体。 - 前記電極は、導電性ポリマーを介して前記導電層に電気的に接続された
請求項1に記載の発熱体。
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