面狀發熱體的製作方法
2023-05-17 21:53:51 2
專利名稱：面狀發熱體的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過通電來發熱的面狀發熱體。
背景技術：
專利文獻I公開了一種埋入車輛用椅子中的面狀發熱體。面狀發熱體具有布部件、在該布部件上以並列狀設置的多個加熱線、在該布部件的兩側的邊緣部通過粘接或縫接設置的通電設備。加熱線由作為芯部的碳纖維和在該碳纖維上捻合的包芯紗構成。專利文獻I中，作為上述布部件，公開了織物(實施例1)、編織物(實施例2)、編帶(實施例3、4)。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2010-218813號公報發明內容
發明要解決的課題
對於專利文獻I的面狀發熱體，在製作布部件後，通過粘接、縫接將通電設備安裝在該布部件上，因此，其製作消耗工夫。此外，在使用中會有通電設備要麼從布部件上掉落，要麼偏離這樣的危險。此外，加熱線如果斷線，就會在布部件的整個寬度範圍形成溫度低的部分。
鑑於上述情況，本發明的目的在於提供生產性、耐久性優異的面狀發熱體。
解決課題的方法
技術領域：
本發明的一個實施方式是面狀發熱體，其核心在於，具有針織結構、所述針織結構中在縱方向上具有間隔並在橫方向上編入的多根第I發熱絲、在所述橫方向的所述針織結構的兩側邊緣部中在縱方向編入的多根導電絲。
所述面狀發熱體還可以進一步在縱方向上具有編入的多根第2發熱絲，以使得與所述第I發熱絲相交叉。
所述第I發熱絲和所述第2發熱絲可以被編織網狀，以使得在其之間具有空隙。
所述第I發熱絲和所述第2發熱絲還可以由具有50 1000 Ω/m的電阻值的浙青系碳纖維構成。
所述面狀發熱體還可以進一步具有覆蓋所述針織結構整體的樹脂或橡膠的片。
發明效果
根據本發明，可以提供生產性、耐久性優異的面狀發熱體。
圖1是概略地顯示本發明的一個實施方式所涉及的面狀發熱體的平面圖。
圖2是構成圖1中所示的面狀發熱體的發熱基布的放大平面圖。
圖3是顯示進一步放大圖2中所示的發熱基布的一部分的平面圖。
圖4是顯示將構成圖2中所示的發熱基布的組織各自分離的平面圖。
圖5是顯示將本發明的一個實施方式所涉及的發熱絲放大的側面圖。
圖6是顯示本發明的一個實施方式所涉及的面狀發熱體中的保護片的表面溫度變化的曲線。
圖7是顯示對於使用每單位長度的電阻值不同的碳纖維的發熱絲，測定施加了電壓時的電流值、消耗電力、電阻和溫度的結果的表。
圖8是顯示根據圖7的測定結果而得出的消耗電力與表面溫度的關係曲線。
具體實施方式
以下，基於
本發明的實施方式。圖1顯示本發明的一個實施方式所涉及的面狀發熱體20。面狀發熱體20由包括網狀的針織結構(編織物)的發熱基布I和覆蓋發熱基布I整體的保護片2構成。發熱基布I中，將多根發熱絲(第I發熱絲)3a按照在縱方向(經向)上的規定間隔，編入橫方向(緯向)。此外，發熱基布I中，將多根發熱絲(第2發熱絲)3b按照在橫方向(緯向)上的規定間隔，以與發熱絲3a相交叉的方式編入縱方向(經向)。上述規定的間隔，在本發明中沒有限定，但例如為2 4cm。S卩，在發熱基布I中，將發熱絲3a和發熱絲3b編織成格子狀(網狀)，以使得形成多個在縱方向和橫方向上各自具有2 4cm左右的長度的空隙5。發熱絲3a、3b都是由碳纖維構成，是具有規定電阻值的導電體(電阻體)。因此，如後所詳述的，如果在發熱絲3a、3b中流過電流，則其會發熱，其結果是發熱基布I的整面會發熱。
對發熱基布I進行詳述。
本實施方式的發熱基布I是針織結構(編織物)，例如由拉舍爾經編機進行編織。拉舍爾經編機的針織密度(knitting gauge)在本發明中沒有限定，但例如是12G(機號)/英寸(12針/英寸)。此外，發熱基布I的編織中的打緯(打込> )次數，本發明中沒有限定，但例如是22次/英寸。即，在該打緯次數的情況下，編織時沿著縱方向每I英寸中編織22個線圈(loop)。
發熱基布I具有網狀部7和在橫方向上在網狀部7的兩側設置的邊緣部6、6。首先，對邊緣部6進行說明。如圖2和圖3中所示，邊緣部6使用底紗11、插入絲12和導電絲4來進行編織。這裡，例如底紗11和插入絲12是棉絲，導電絲4是銅絲(銅線)。具體的，編織多個底紗11的鏈式線圈21，相對於這些多個鏈式線圈21以Z型編入插入絲12，來相互連接鏈式線圈21，在多個鏈式線圈21中的至少I個中編入導電絲4。此外，如圖2所示，在邊緣部6中，沿著縱方向，以每個上述規定的間隔，編入構成網狀部7的插入絲13、14和發熱絲3a。這裡，插入絲13、14例如是棉絲。鏈式線圈21按照例如圖4所示的編織圖案Pl來進行編織。此外，插入絲12按照例如圖4所示的編織圖案P5來編織。需要說明的是，底紗11和插入絲12都可以按照其他編織圖案來編織。鏈式線圈21的根數是任意的，本實施方式的各邊緣部6如圖3所示，具有例如22縱行的鏈式線圈21。
在邊緣部6中進而將多個導電絲4編入縱方向。具體的，分別對於位於邊緣部6內的網狀部7側的多個鏈式線圈21，以Z型編入導電絲4。導電絲4例如按照圖4中所示的編織圖案P4編入到鏈式線圈21中，由於要承擔向發熱絲3a的作為電流供給路徑的任務，因此，要與插入到邊緣部6的發熱絲3a進行電連接。由於具有這樣的目的，因此，導電絲4由銅等導電性高的金屬或合金構成。
需要說明的是，只要是滿足所希望的機械特性、電特性，則在各鏈式線圈21中編入的導電絲4的根數就可以是任意的。例如如圖3所示，本實施方式中，每I縱行的鏈式線圈21並列編入2根導電絲4。此外，只要是滿足所希望的機械特性、電特性，則編入導電絲4的鏈式線圈21的數量(縱行)就可以是任意的。例如如圖3所示，本實施方式中，從網狀部7側看去，分別在15縱行的鏈式線圈21中編入導電絲4。因此，本實施方式中，合計30根導電絲4被編入到邊緣部6中。
在縱方向上的各邊緣部6的一個端部上設置端子8。端子8與導電絲4電連接。此外，各邊緣部6的端子8與引線9連接，引線9與電源10的輸出連接。因此，來自電源10的電流經過引線9、端子8、導電絲4流向發熱絲3a、3b。需要說明的是，電源10的輸出電流可以是直流和交流的任一種。此外，電源10的驅動電力也可以是直流和交流的任一種。例如，電源10可以通過家庭用電力來運行，也可以由電池來運行。
接著，對網狀部7進行說明。網狀部7使用底紗11、插入絲13、14和發熱絲3b來編織成格子狀(網狀)。由底紗11隔著上述規定的間隔編織多個一組的鏈式線圈21。發熱絲3b在一組鏈式線圈21的各自中，在跨過其間的同時在縱方向編入成Z型、系上這些鏈式線圈21的同時,發揮與發熱絲3a同樣的發熱體的功能。進而,插入絲13、14沿著橫方向將這些鏈式線圈的組連接起來，防止各組的鏈式線圈21和各發熱絲3b之間的相對移動。
在本實施方式的網狀部7中，成對的2縱行鏈式線圈21、21(圖3中的鏈式線圈21a、21b)按照8縱行的間隙來編織多個。換而言之，以8out/2in的方式反覆進行規定次數地使用底紗11的鏈式線圈21的編織。即，對於鏈式線圈21的形成，(a)為了形成一方的邊緣部6，編織22縱行的鏈式線圈21，(b)為了形成網狀部7，以8out/2in的方式反覆進行例如38次的鏈式線圈21的編織，進而空開8針，(c)為了形成另一方的邊緣部6，編織22縱行的鏈式線圈21。
如圖3所示，如果將成對的左邊的鏈式線圈21和右邊的鏈式線圈21分別表示為21a、21b，則插入絲13按照例如編織圖案P2(參照圖4)，以鏈式線圈21b為基點，以跨過鏈式線圈21a的方式反覆兩次進行單向12縱行(針)的往復，之後，相對於鏈式線圈21b，在縱方向上以Z型編入15線圈橫列。另一方面，插入絲14的編織圖案P3(參照圖4)成為與插入絲13的編織圖案P2反轉的圖案。S卩，插入絲14以鏈式線圈21a為基點，以跨過鏈式線圈21b的方式反覆兩次進行單向12縱行(針)的往復，之後，相對於鏈式線圈21a，在縱方向上以Z型編入15線圈橫列。通過如此的將插入絲13和插入絲14以相互反轉的編織圖案進行編織，使得I組鏈式線圈21a、21b在橫方向上受到來自左和右大體均等的張力。由此，抑制網狀部7中鏈式線圈21的相對移動，網狀部7作為具有空隙5的格子(網)可以牢固地維持整體的形狀。需要說明的是，如圖3所示，插入絲13和插入絲14還可以按照各自的編織圖案P2和P3編入邊緣部6中。
在網狀部7中，進而可以在橫方向上插入發熱絲3a。具體的，在插入絲13或插入絲14跨過2組鏈式線圈21之間的位置上插入發熱絲3a。例如如圖3所示，插入絲13向左移動12縱行後，在向右返回12縱行時，穿過發熱基布I的整個寬度插入發熱絲3a。本實施方式中，由於發熱絲3a的插入配合了插入絲13或插入絲14的絲線加固，因此，成為每18線圈橫列插入發熱絲3a。
發熱絲3a、3b由浙青系的碳纖維15的束與芳綸纖維16構成。例如，如圖5所示，發熱絲3a、3b分別通過在碳纖維15的束的外周螺旋狀卷繞芳綸纖維16來構成。換而言之，發熱絲3a、3b分別通過搶合碳纖維15的束與芳糹侖纖維16來構成。I根發熱絲3a(3b)中含有約1000根的碳纖維15。發熱絲3a、3b的電阻值在本發明中沒有限定，例如是300 Ω/m。
如上所述，保護片2是覆蓋發熱基布I整體的具有電絕緣性和耐熱性的可撓性的膜或片，例如通過層疊加工與發熱基布I的表面和背面粘接，來夾住發熱基布I。作為保護片2的材料，例舉PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)等的樹脂、橡膠等的彈性體。需要說明的是，作為保護片2在使用PET膜時，其厚度例如為0.1mm，在使用天然橡膠片時，其厚度例如為1_。需要說明的是，本發明中，保護片2並不一定是必需的。因此，也可以以發熱基布I露出於外部的狀態來使用。
圖6顯示在對發熱絲3a(3b)施加10V、20V、30V、33V的電壓時，保護片2的表面溫度的變化。需要說明的是，該測定中，在氣溫17°C下對長度900mm的發熱絲3a(3b)流過交流電流。如該圖中所示，如果改變施加到發熱絲3a(3b)的電壓，其表面溫度迅速發生變化，配合施加電壓的上升，表面溫度也迅速上升。例如，在施加33V的電壓時，發熱絲3a(3b)面狀發熱體20的表面溫度約為46°C。
圖7是顯示對於使用每單位長度的電阻值不同的碳纖維15的發熱絲3a(3b)，施加電壓時的電流值、消耗電力和其表面溫度的測定結果的表。圖8是顯示根據圖7的測定結果所得到的消耗電力與發熱絲3a(3b)的表面溫度之間關係的曲線。由這些表和曲線所示，如果使用由碳纖維15構成的發熱絲3a、3b，僅少量的消耗電力就可以得到充分的溫度上升。對於將發熱絲3a、3b編織成格子狀的發熱基布I，與施加相同電壓和施加相同電流的單獨的發熱絲3a、3b的情形相比，其溫度變得更高。這是因為，通過將發熱絲3a、3b貼近配置，能夠相互取暖，得到了保護片2的蓄熱效果、由片2導致的保溫效果的疊加效果。
如上所述，在本實施方式的面狀發熱體20中，發熱基布I形成為含有發熱絲3a、3b與導電絲4而成為一體的針織結構(編織物)。因此，不需要之後設置發熱絲3a、3b及銅線4的工夫，生產性優異。此外，由於發熱絲3a、3b與銅線4與底紗11、插入絲12、13、14編結在一起，因此，耐久性優異，不會發生掉落、偏移。而且，由保護片2覆蓋發熱基布I時，其耐久性進一步提升，同時，得到溫度的均勻化、保溫性提高這樣的效果。
需要說明的是，面狀發熱體20也可以由僅具有發熱絲3a的發熱基布I構成。SP，可以省略發熱絲3b的編織。這種情形下，由於面狀發熱體20形成為含有發熱絲3a和導電絲4而成為一體的針織結構(編織物)，因此，能夠取得與上述同樣的效果。
發熱基布I中，在將發熱絲3a、3b編織成縱方向與橫方向的格子狀時，能夠使得面狀發熱體20整體的效率更好，且更快升溫。此外，假設橫方向的發熱絲3a發生斷線，經由與該發熱絲3a相交叉配置的縱方向的發熱絲3b，斷了線的發熱絲3a中仍流過電流。因此，可以將不發熱的部分抑制到最小限度。而且，通過編織為在發熱絲3a、3b彼此之間具有空隙5的網狀，可以實現發熱基布I的輕量化、抑制製造成本。由於發熱絲3a、3b使用浙青系的碳纖維15，其電阻值為50 1000 Ω/m，因此，是耐久性優異且發熱效率高、消耗電力少的高性能的面狀發熱體。
本發明不限於上述的實施方式。發熱基布I的編織圖案PU P2、P3、P4可以適宜地改變。此外,發熱絲3a、3b、導電絲4、底紗11、插入絲12、13、14的各種類和材質也可以適宜地改變。例如，對於導電絲4，除了銅線以外，也可以使用對尼龍等合成纖維進行銅等金屬的鍍敷加工而得到的材料。
本發明的面狀發熱體可以作為保溫器具來使用。這種情況下，例如貼附到椅子的座面上，埋入靠墊、毛毯、衣服等中。此外，該面狀發熱體還可以用作住宅的地板加熱裝置、屋外的融雪裝置等。如上所述，由於不必由保護片2來覆蓋發熱基布1，也可以將發熱基布I本身直接埋入椅子的座面等。發熱絲只要是通過通電來發熱的絲即可，也可以使用浙青系以外的碳纖維(例如PAN (聚丙烯腈)系的碳纖維)。
工業上的利用可能性
根據根發明，可以提供生產性、耐久性優異的面狀發熱體。
權利要求
1.一種面狀發熱體，其特徵在於，具有: 針織結構、 在所述針織結構中在縱方向上具有間隔的、在橫方向上編入的多根第I發熱絲、 在所述橫方向的所述針織結構的兩側的邊緣部中在縱方向上編入的多根導電絲。
2.如權利要求1所述的面狀發熱體，其特徵在於，進一步具有在縱方向上編入的多根第2發熱絲，以使得與所述第I發熱絲相交叉。
3.如權利要求2所述的面狀發熱體，其特徵在於，所述第I發熱絲和所述第2發熱絲被編織成各自之間具有空隙的網狀。
4.如權利要求1所述的面狀發熱體，其特徵在於，所述第I發熱絲由具有50 1000Ω /m的電阻值的浙青系碳纖維構成。
5.如權利要求2所述的面狀發熱體，其特徵在於，所述第2發熱絲由具有50 1000Ω /m的電阻值的浙青系碳纖維構成。
6.如權利要求1所述的面狀發熱體，其特徵在於，進一步具有覆蓋所述針織結構整體的樹脂或橡膠的片。
7.如權利要求2所述的面狀發熱體，其特徵在於，進一步具有覆蓋所述針織結構整體的樹脂或橡膠的片。
全文摘要
本發明提供一種面狀發熱體，其特徵在於，具有針織結構(1)、在所述針織結構(1)中在縱方向上具有間隔的、在橫方向上編入的多根第1發熱絲(3a)、在所述橫方向的針織結構(1)的兩側的邊緣部(6,6)中在縱方向上編入的多根導電絲(4)。
文檔編號H05B3/14GK103141155SQ201280003151
公開日2013年6月5日 申請日期2012年5月11日 優先權日2011年5月20日
發明者寺本武郎, 白澤秀和, 垣內大吾, 山田佑輔 申請人:日本艾斯特協同組合