JP5407604B2 - Planar heating element and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、例えば電気床暖房パネル、電気カーペットなどに使われる面状発熱体に関するものであり、特に電極、抵抗体が同一面上で形成される面状発熱体の電極構成に関するものである。 The present invention relates to a planar heating element used for, for example, an electric floor heating panel and an electric carpet, and more particularly to an electrode configuration of a planar heating element in which electrodes and resistors are formed on the same plane.
従来、この種の面状発熱体は、一対の導電性母線およびこれら各導電性母線から間隔をおいて平行に分岐された櫛歯状の導体通路からなる電極をポリエステルフィルムなどの電気絶縁性基板上に印刷により形成し、前記導体通路を覆うように抵抗体を印刷したものであった。 Conventionally, this type of planar heating element has an electrically insulating substrate such as a polyester film formed of a pair of conductive bus bars and an electrode composed of comb-shaped conductor paths branched in parallel from each of the conductive bus bars. It was formed by printing on it and printed with a resistor so as to cover the conductor passage.
この抵抗体はPTC導電性インキの印刷し、乾燥により構成したもので、その結果、導体通路の間には加熱領域が設定されるものである。 This resistor is formed by printing and drying PTC conductive ink. As a result, a heating region is set between the conductor paths.
この加熱領域を形成するPTC導電性インキは、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂にカーボンブラックを添加し、溶剤と混合させてインキにしたものである(例えば、特許文献1参照)。 The PTC conductive ink forming the heating region is obtained by adding carbon black to an ethylene vinyl acetate copolymer resin and mixing it with a solvent to form an ink (for example, see Patent Document 1).
PTC特性とは、温度上昇によって抵抗値が上昇し、ある温度に達すると抵抗値が急激に増加する抵抗温度特性(Positive Temperature Coefficient)を意味しており、PTC特性を有する加熱領域は、自己温度調節機能を有する面状発熱体を提供できる。 The PTC characteristic means a resistance temperature characteristic in which the resistance value increases as the temperature rises, and when the temperature reaches a certain temperature, the resistance value rapidly increases. The heating region having the PTC characteristic has a self-temperature. A planar heating element having an adjusting function can be provided.
従来の面状発熱体においては、導体通路と電気絶縁性基板との境目には段差が発生するが、通常であればPTC導電性インキを印刷した場合、このPTC導電性インキが導体通路と電気絶縁性基板との境目、すなわち、導体通路のエッジ部に自重によって入り込んでいき、乾燥されることで抵抗体と導体通路とが物理的、電気的に接続される。 In the conventional sheet heating element, a step is generated at the boundary between the conductor passage and the electrically insulating substrate. Normally, when PTC conductive ink is printed, the PTC conductive ink is electrically connected to the conductor passage and the electrically insulating substrate. The resistor enters the boundary between the insulating substrate, that is, the edge portion of the conductor passage by its own weight, and is dried to physically and electrically connect the resistor and the conductor passage.
しかし、PTC導電性インキの製造過程による物性のばらつきや、印刷工程における印刷条件のばらつきによっては、図8に示すように、PTC導電性インキの印刷・乾燥によって抵抗体101を導体通路102a,102bを覆うように配置した時に、エッジ部103の段差によって抵抗体101の膜が空中に浮いた状態となっており、エッジ部103がカッターの役目を果たして膜形成を維持し得ず、スリット状の裂け目104が発生してしまうものであった。
However, depending on variations in physical properties due to the manufacturing process of the PTC conductive ink and variations in printing conditions in the printing process, as shown in FIG. 8, the
そして、そのまま抵抗体101が自重によって電気絶縁性基板105に落下するため、抵抗体101と導体通路102a、102bは物理的、電気的に接続されないこととなり、101の裂け目104が発生した部位は発熱せず、また、裂け目104が大きく、導体通路102a,102bとの接続箇所が小さいと、当該部位に電流が集中して、異常発熱が発生するという課題があった。
Since the
この課題を解決するために、導体通路102a,102bの印刷膜厚を薄くして電気絶縁性基板105との境目の段差を小さくすることが考えられるが、導体通路102a,102bの膜厚を薄くすると、それ自体の抵抗値が大きくなってしまって、抵抗体101に所定の電流が流れず十分な発熱が得られない状態になったり、逆に導体通路102a,102b自体が発熱してしまうという問題が発生してしまうものであった。
In order to solve this problem, it is conceivable that the printed film thickness of the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、PTC導電性インキの製造過程による物性のばらつきや印刷条件のばらつきがあったとしても均一に抵抗体が発熱する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 provides a planar heating element in which a resistor generates heat even when there is a variation in physical properties or a variation in printing conditions due to the production process of PTC conductive ink. With the goal.
本発明は、前記目的を達成するために、電気絶縁性基板と、この電気絶縁性基板上に対向するように印刷によって形成した一対の主電極、およびこれら主電極から櫛歯状に分岐した接続電極からなる電極と、前記接続電極に重なるように印刷された高分子抵抗体とを備え、少なくとも前記高分子抵抗体に覆われている接続電極の断面形状を略三角形状としたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an electrically insulating substrate, a pair of main electrodes formed by printing so as to face the electrically insulating substrate, and a connection branched from these main electrodes in a comb shape. The electrode comprises an electrode and a polymer resistor printed so as to overlap the connection electrode, and at least the connection electrode covered with the polymer resistor has a substantially triangular cross-sectional shape .
したがって、高分子抵抗体を構成すべく接続電極を覆うように高分子抵抗体インキを印刷した時、その裂け目の発生を防ぐことができるものである。 Therefore, when the polymer resistor ink is printed so as to cover the connection electrode so as to constitute the polymer resistor, the generation of the tear can be prevented.
本発明の面状発熱体によれば、少なくとも高分子抵抗体で覆われる接続電極の断面形状を略三角形状としたことによって、高分子抵抗体に裂け目は生じるようなことがなくなり、よって、均一な発熱をさせることができるものである。 According to the planar heating element of the present invention, the cross-sectional shape of the connection electrode covered with at least the polymer resistor is made substantially triangular , so that no tearing occurs in the polymer resistor, and therefore, uniform Can generate a large amount of heat.
本発明は、電気絶縁性基板と、前記基板上に対向するように形成された一対の主電極と、前記主電極から櫛歯状に延出してなる接続電極と、前記接続電極に重なるように形成され、かつ電気的に結合してなる高分子抵抗体とを備え、少なくとも前記高分子抵抗体に覆われている前記接続電極の断面形状を略三角形状とし、高分子抵抗体を構成すべく接続電極を覆うように高分子抵抗体インキを印刷した時に、その裂け目の発生を防止したものである。 The present invention provides an electrically insulating substrate, a pair of main electrodes formed on the substrate so as to face each other, a connection electrode extending in a comb shape from the main electrode, and overlapping the connection electrode A polymer resistor formed and electrically coupled, and at least the connection electrode covered with the polymer resistor has a substantially triangular cross-sectional shape to form a polymer resistor Thus, when the polymer resistor ink is printed so as to cover the connection electrode as much as possible, the tearing is prevented.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本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 present embodiment.
(実施の形態1)
図1,2において、面状発熱体1は、ポリエステルフィルムなどの電気絶縁性基板2上に電極3と高分子抵抗体4とを印刷手法により形成して構成したものである。
(Embodiment 1)
1 and 2, a
前記電極3は、主電極3a,3bとこれらより櫛歯状に分岐した接続電極3c,3dとからなり、銀ペーストを印刷・乾燥して同時に形成したものである。
The
そして、前記接続電極3c,3dの断面形状は略台形状に設定されている。
The
主電極3a,3b、接続電極3c,3dの印刷は、スクリーン印刷によって行っており、すなわち、図3に示すように、その印刷版4は、接続電極3c,3dの印刷パターン開口部5a,5bにおいて、レジストエッジ部6a,6bに傾斜を設けている。
The main electrodes 3a and 3b and the
そして、図4(a)に示すように、印刷版4上の銀ペースト7をスキージ8により印刷パターン開口部5a,5bに充填させる。
Then, as shown in FIG. 4A, the
次いで、図4(b)に示すように、印刷版4を電気絶縁性基板2から分離させる際、銀ペースト7は断面形状が略台形状の状態で電気絶縁性基板2に転写され、その後、乾燥させることで、略台形状の接続電極3c,3dが形成される。
Next, as shown in FIG. 4B, when the
高分子抵抗体9は、高分子抵抗体インキで接続電極3c,3dを覆うように印刷して・乾燥することで形成されている。
The polymer resistor 9 is formed by printing and drying so as to cover the
高分子抵抗体インキとしては樹脂にカーボンを練り込んだ高分子抵抗材を溶剤に溶かしたもの、或いは、特に、結晶性樹脂にカーボンを練り込んだ高分子抵抗材を溶剤に溶かしたものを使用している。 As the polymer resistor ink, a polymer resistor material in which carbon is kneaded in a resin is dissolved in a solvent, or in particular, a polymer resistor material in which carbon is kneaded in a crystalline resin is dissolved in a solvent. doing.
次に、動作、作用について説明する。 Next, the operation and action will be described.
図2において、接続電極3c,3dを覆うように高分子抵抗体インキを印刷すると、高分子抵抗体インキの膜は接続電極3c,3dの略台形斜面に沿って転写されるので、高分子抵抗体9の膜は空中に浮いておらず、略台形上面と斜面との境界線も直角でないため、高分子抵抗体9の膜を切断することもない。
In FIG. 2, when the polymer resistor ink is printed so as to cover the
よって、高分子抵抗体9の膜に裂け目が発生することはなく、発熱しないとか部分的に異常発熱が発生するとかの不具合も発生せず、均一な発熱をさせることができる。 Therefore, no tear occurs in the film of the polymer resistor 9, and there is no problem such as no heat generation or partial heat generation, and uniform heat generation can be achieved.
なお、本実施の形態では、主電極3a,3b、接続電極3c,3d、高分子抵抗体9のすべてを印刷・乾燥によって形成する構成としているが、電極3に銀ペーストでなく銅ペーストを使用してもよく、特に印刷・乾燥による方法に限定するものではない。
In this embodiment, the main electrodes 3a and 3b, the
各電極の形成方法としては、銅箔を電極パターンに従って切断し、プレスなどによって
エッジ部に傾斜面を施したものを電気絶縁性基板2上に貼り付け等によって形成してもよい。
As a method for forming each electrode, a copper foil may be cut according to an electrode pattern, and an edge portion having an inclined surface may be formed on the electrically insulating
(実施の形態2)
図5は、実施の形態2を示し、実施の形態1との相違点は、一方の接続電極3eの断面形状を三角形状に、他方の接続電極3fの断面形状を円弧状に形成したところである。
(Embodiment 2)
FIG. 5 shows the second embodiment, which is different from the first embodiment in that the cross-sectional shape of one
なお、実施の形態1と同じ作用を行うところは同一符合を付し、具体的説明は同実施の形態1のものを援用する。
In addition, the place which performs the same effect | action as
本実施の形態では、主電極3a,3b、および接続電極3e,3fの印刷は、凹版印刷によって行っており、図6に示すように、その印刷版10は接続電極3eの印刷パターンセル11aを三角形状に、接続電極3fの印刷パターンセル11bを円弧状にそれぞれ彫り込んである。
In the present embodiment, the main electrodes 3a and 3b and the
図7(a)に示すように、この印刷パターンセル11a,11bに銀ペースト7を充填し、(b)に示すように、印刷版12を電気絶縁性基板2に密着させた後、分離させると、銀ペースト7は断面形状が三角形状および円弧状の状態で電気絶縁性基板2に転写され、その後、乾燥させることで接続電極3eは断面形状が三角形状に、接続電極3fは円弧状に形成される。
As shown in FIG. 7A, the
しかるに、接続電極3e,3fを覆うように高分子抵抗体インキを印刷すると、図5のように、高分子抵抗体9の膜は接続電極3eの三角形斜辺および接続電極3fの円弧カーブに沿って転写されるので、高分子抵抗体9の膜が空中に浮くことがなく、接続電極3eの断面形状の三角形の頂辺も直角でないため、膜を切断することもない。
However, when the polymer resistor ink is printed so as to cover the
よって、高分子抵抗体9の膜に裂け目が発生することはなく、高分子抵抗体9が部分的に発熱しないとか、異常発熱が発生するとかの不具合も発生せず、均一な発熱をさせることができる。 Therefore, no tear is generated in the film of the polymer resistor 9, and the polymer resistor 9 does not generate heat partially or abnormal heat is generated. Can do.
以上のように、本発明にかかる面状発熱体は、接続電極のエッジ部に傾斜面を設けているため、高分子抵抗体に裂け目はなどが発生することがなく、均一発熱状態が得られるもので、床暖房用パネル、電気カーペットなどの暖房商品に限らず、抵抗体を面的に形成し、電力供給用電極を配置した発熱体すべてに適用できる。 As described above, the planar heating element according to the present invention is provided with the inclined surface at the edge portion of the connection electrode, so that no cracks are generated in the polymer resistor and a uniform heating state is obtained. However, the present invention is not limited to heating products such as floor heating panels and electric carpets, but can be applied to all heating elements in which resistors are formed and power supply electrodes are arranged.
2 電気絶縁性基板
3 電極
3a,3b 主電極
3c〜3f 接続電極
4、10 印刷版
5a,5b 印刷パターン開口部
6a,6b レジストエッジ部
7 銀ペースト
9 高分子抵抗体
11a,11b 印刷パターンセル
2 Electrically Insulating
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