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JPWO2015189890A1 - 発熱体 - Google Patents

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JPWO2015189890A1
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Abstract

発熱体（１１）は、ポリイミド樹脂フィルム基材（１２）と、ポリイミド樹脂フィルム基材（１２）の一方の面に沿って面状に配置されたメタルナノワイヤ層（１４）と、メタルナノワイヤ層（１４）と電気的に接続された電極（５）を備える。電極（５）はポリチオフェン樹脂フィルム層（１８）を介してメタルナノワイヤ層（１４）に電気的に接続されている。発熱体（１１）は、ポリイミド樹脂フィルム基材（１２）の、メタルナノワイヤ層（１４）が設けられた側に配置された、かつ、絶縁性材料である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（１３）を備える。発熱体（１１）は、メタルナノワイヤ層（１４）とトリアセテート樹脂フィルム層（１３）との間に配置された、かつ、メタルナノワイヤ層（１４）とトリアセテート樹脂フィルム層（１３）との間に密閉空間（１７）を形成可能なスペーサ部（１６）を備える。

Description

本発明は発熱体に関する。詳しくは、例えば、窓に設置されて、窓の氷結や結露を抑制する発熱体に係るものである。
電気によって発熱する発熱体が広く用いられている。
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。
また、発熱体としては、電熱線を用いたものがよく知られている。
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１１１Ａは、所定の蛇行パターンで配線されて裏面材１１１Ｂの上面に取付けられており、通電により発熱する。また、表面材１１１Ｃは、裏面材１１１Ｂと同じ材質で形成されており、電熱線１１１Ａが配線された裏面材１１１Ｂの上面を全面的に被覆して貼り合わされている。
特許第３８９０３３４号公報
しかしながら、特許文献１に記載された発熱部のように電熱線を用いたものは、電熱線の周辺部から徐々に加熱するので加熱が不均一であり、その結果、所望の温度に昇温するまで時間がかかっていた。
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。
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、短時間で所望の温度に昇温できる発熱体を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の発熱体は、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を備える。
ここで、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、導電層と電気的に接続された電極とによって、導電層に電流を流して面方向に均一に発熱することができる。
また、本発明の発熱体において、基材は、樹脂板または樹脂フィルムであり、導電層はワイヤーメッシュであるものとすることができる。
この場合、基材も導電層も柔軟性があるので様々な形状の対象物に沿って発熱体を設置することができる。
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、基材が樹脂板または樹脂フィルムである本発明の発熱体において、導電性材料は、炭素含有物質と金属との混合物、炭素含有物質、および導電性高分子から選ばれる少なくとも１種であるものとすることができる。
この場合、基材も導電層も柔軟性があるので様々な形状の対象物に沿って発熱体を設置することができる。
さらに、本発明の発熱体は、基材の、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を備えるものとすることができる。
この場合、強度が高まり破損し難くなる。
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。
また、本発明の発熱体は、導電層と絶縁層との間または絶縁層同士の間に配置された、かつ、導電層と絶縁層との間または絶縁層同士の間に密閉空間を形成可能なスペーサ部を備えるものとすることができる。
この場合、密閉空間によって、断熱性を向上させ、結露発生を抑制することができる。
また、本発明の発熱体において、基材は長方形の板状であり、電極は、基材の長辺の縁に沿って導電層に電気的に接続されたものとすることができる。
この場合、抵抗値を小さくすることができる。
また、本発明の発熱体において、電極は、導電性ポリマーを介して導電層に電気的に接続されたものとすることができる。
この場合、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。
また、本発明の発熱体において、基材、導電層および絶縁層は透過性を有するものとすることができる。
この場合、透過性が必要な対象物にも発熱体を設置することができる。
本発明に係る発熱体は、短時間で所望の温度に昇温できる。
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。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面を示す概略断面図である。 本発明を適用した第２の実施態様の発熱体の第１の例を示す概略断面図である。 本発明を適用した第２の実施態様の発熱体の第２の例を示す概略断面図である。 本発明を適用した第２の実施態様の発熱体の第３の例を示す概略断面図である。 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。 従来の発熱体を示す概略分解図である。
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し、本発明の理解に供する。
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。
図１および図２に示す本発明の発熱体１は、長方形の平板状のガラス基材２を備える。また、ガラス基材２の厚さは３ｍｍである。ここで、ガラス基材は、基材の一例である。
また、本発明の発熱体１は、ガラス基材２の一方の面に沿って面状に配置された金属膜４を備える。ここで、金属層は、導電層の一例である。
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の形成のために使用される金属は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化錫（ＳｎＯ２）である。
また、金属膜４の厚さは、８００〜１２００オングストローム、さらに具体的には１０００オングストロームである。
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。
金属膜の表面抵抗値が５０Ω／ｃｍ２以下であるので、金属膜に電気が流れやすく、低電圧で昇温することができる。
また、本発明の発熱体１は、金属膜４と電気的に接続された電極５を備える。また、電極５は、銅箔で構成されている。
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、電極は必ずしも導電層の略中央に設けられていなくてもよい。また、導電層の略中央に設けられる電極は、視認性を良好にするために、可能な限り細いものが望ましい。
また、電極５はそれぞれ、ポリアセチレン樹脂フィルム層９を介して金属膜４に電気的に接続されている。
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。
電極が、ポリアセチレン樹脂フィルムなどの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るので、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い。
また、電極５にはそれぞれ、電源ケーブル７が接続されている。また、電源ケーブル７は、電極５に電源ケーブル７を介して電力を供給する電源８に接続されている。
また、本発明に発熱体１は、ガラス基材２の、金属膜４が設けられた側に配置された、かつ、絶縁性材料であるガラスで形成されたガラス板３を備える。また、ガラス板３の厚さは３ｍｍである。
ここで、ガラス板は、絶縁層の一例である。
また、ガラス板３は、長方形の平板状である。
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。
また、ガラス基材２とガラス板３との間には、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）樹脂フィルム接着層６が配置されており、金属膜４や電極５が取付けられたガラス基材２とガラス板３とが接着されている。
すなわち、金属膜４と、電極５と、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層６と、ポリアセチレン樹脂フィルム層９は、ガラス基材２とガラス板３との間に位置する。
なお、図１の一部を切り欠いた箇所において、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層の図示を省略している。
また、ＥＶＡ樹脂フィルムの代わりに、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）樹脂フィルム、またはＰＶＢ（ポリビニルブチラール）樹脂フィルムを接着層として配置することもできる。
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。
ここで、導電層は、必ずしも基材の一方の面側のみに配置されていなくてもよく、基材の両方の面に配置されていてもよいことは勿論である。
また、本発明の発熱体は、必ずしも絶縁層を備えていなくてもよい。
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。
また、必ずしも電極は、基材の長辺の縁に沿って導電層に電気的に接続されていなくてもよい。
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。
また、電極は必ずしも銅箔で構成されていなくてもよく、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）や銀箔などその他の金属で構成されていてもよいことは勿論である。
また、電極は必ずしも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なくてもよく、例えば熱圧着または接着剤で導電層に電気的に接続されていてもよい。
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、導電層は、金属膜のような薄膜状の形態の他に、ワイヤーメッシュのような網状の形態とすることもできる。
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、導電層がワイヤーメッシュであれば、導電層の表面抵抗値を非常に低く抑えることができる。例えば、表面抵抗値を１０Ω／ｃｍ２以下にすることもできる。
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、導電層を形成する導電性材料は、具体的には例えば、炭素含有物質と金属との混合物、炭素含有物質すなわちカーボン、および導電性高分子から選ばれる少なくとも１種である。
また、炭素含有物質は、具体的には例えばカーボンナノチューブである。
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は、接着性を有するペーストである。
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、金、銀、銅、ニッケル、金属酸化物、またはカーボンを、微細粒子として用いることもできる。
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。
また、導電層が金属膜以外すなわち、導電層がワイヤーメッシュであったり、炭素含有物質と金属との混合物である接着性ペースト、炭素含有物質すなわちカーボン、または導電性高分子で形成されたりした場合、金属膜より衝撃に強く、傷つきにくく、そして表面抵抗値が増大しにくい。
また、ワイヤーメッシュを構成する金属、炭素含有物質と金属との混合物、炭素含有物質、または導電性高分子を用いて、導電層を基材に面状に配置させる方法としては、以下の方法が挙げられる。
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。
金属膜である場合は、微細なヒビすなわちマイクロクラックの発生頻度が高い。
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。
また、スパッタリングにおいて金属膜の表面抵抗値を低くするためには、膜を厚くしなければならず、膜を厚くしてしまうと金属膜特有の黄色を帯びてしまい、透過率が下がってしまう。
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。
一方、ワイヤーメッシュを構成する金属、炭素含有物質と金属との混合物、炭素含有物質、または導電性高分子を用いて、導電層を基材に面状に配置させる場合は、印刷法やウェットコーティング法を使って比較的簡単に導電層を配置できる。
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。
そして、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れば、導電層が設けられた基材を自由に変形させることができ、発熱させたい対象物に沿って発熱体を設置できる。
例えば、自動車の窓は３次元に曲がっており、金属膜が設けられたガラス基材を備える発熱体のように、フラットな形状で変形できないものは設置できない。
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。
特に、基材や絶縁層が透明であり、導電層がワイヤーメッシュであれば、メッシュ幅にもよるが透過率を９０％以上に保ったまま、表面抵抗値を１０Ω／ｃｍ２以下にした発熱体を自動車の窓などに設置できる。
また、炭素含有物質と金属との混合物、炭素含有物質、または導電性高分子を用いて導電層を基材に面状に配置させた場合も、透過性の高い導電層を配置できるので、基材や絶縁層が透明であれば、窓など透過性が必要な対象物に本発明の発熱体を好適に設置できる。
また、窓など透過性が必要な対象物に本発明の発熱体を設置する場合には、電極は可能な限り細いものが好ましい。
図３は、本発明を適用した第２の実施態様の発熱体の第１の例を示す概略断面図である。
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、本発明の発熱体１１は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２の一方の面に沿って面状に配置されたメタルナノワイヤ層１４を備える。ここで、メタルナノワイヤは、ワイヤーメッシュの一例であり、ワイヤーメッシュは導電層の一例である。
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。
また、本発明の発熱体１１は、メタルナノワイヤ層１４と電気的に接続された電極５を備える。また、電極５は、銅箔で構成されている。
なお、電源ケーブルおよび電源は省略する。
また、電極５は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２の対向する縁それぞれに沿ってメタルナノワイヤ層１４の両側に設けられると共に、メタルナノワイヤ層１４の略中央に設けられている。
また、電極５はそれぞれ、ポリチオフェン樹脂フィルム層１８を介してメタルナノワイヤ層１４に電気的に接続されている。
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、本発明の発熱体１１は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２の、メタルナノワイヤ層１４が設けられた側に配置された、かつ、絶縁性材料である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１３を備える。
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、本発明の発熱体１１は、メタルナノワイヤ層１４とトリアセテート樹脂フィルム層１３との間に配置された、かつ、メタルナノワイヤ層１４とトリアセテート樹脂フィルム層１３との間に密閉空間１７を形成可能なスペーサ部１６を備える。
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。
また、スペーサ部１６の一方側とメタルナノワイヤ層１４との間には、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層６が配置されており、スペーサ部１６の一方側とメタルナノワイヤ層１４とが接着されている。
また、スペーサ部１６の他方側とトリアセテート樹脂フィルム層１３との間にも、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層６が配置されており、スペーサ部１６の他方側とトリアセテート樹脂フィルム層１３とが接着されている。
すなわち、密閉空間１７は、メタルナノワイヤ層１４と、トリアセテート樹脂フィルム層１３と、スペーサ部１６とによって囲まれた空間である。
また、図示していないが、スペーサ部１６の内部には乾燥剤が入れられている。
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。
また、密閉空間１７を形成することで、断熱性を向上させ、結露発生を抑制することができる。
また、密閉空間１７内に、不活性ガスであるアルゴンガスやトリプトンガスを封入したり、または、密閉空間１７内を真空にしたりして、断熱性を高めてもよいことは勿論である。
図４は、本発明を適用した第２の実施態様の発熱体の第２の例を示す概略断面図である。
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。
また、本発明の発熱体１１は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２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１４Ａと、ポリイミド樹脂フィルム基材１２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１４Ｂとを備える。
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。
また、本発明の発熱体１１は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２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１４Ａに、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層６を介して接着された第１のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ａを備える。
また、本発明の発熱体１１は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２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１４Ｂと電気的に接続された電極５を備える。また、電極５は、銅箔で構成されている。
なお、電源ケーブルおよび電源は省略する。
また、電極５は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２の対向する縁それぞれに沿って第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂの両側に設けられると共に、第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂの略中央に設けられている。
また、電極５はそれぞれ、ポリチオフェン樹脂フィルム層１８を介して第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂに電気的に接続されている。
また、本発明の発熱体１１は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２の、電極５が設けられた第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂ側に配置された第２のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｂを備える。
また、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との間には、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層６が配置されている。
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。
すなわち、第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂと、ポリチオフェン樹脂フィルム層１８と、電極５と、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層６は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２と第２のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｂとの間に位置する。
また、本発明の発熱体１１は、電極５が設けられた第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂと接着した第２のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｂの、電極５に面した側とは反対側に配置された第３のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｃを備える。
また、本発明の発熱体１１は、第２のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｂと第３のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｃとの間に配置されたスペーサ部１６を備える。
また、スペーサ部１６の一方側と第２のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｂとの間には、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層６が配置されており、スペーサ部１６の一方側と第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。
また、スペーサ部１６の他方側と第３のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｃとの間にも、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層６が配置されており、スペーサ部１６の他方側と第３のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｃとが接着されている。
そして、スペーサ部１６は、第２のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｂと第３のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｃとの間に密閉空間１７を形成可能である。
すなわち、密閉空間１７は、第２のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｂと第３のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｃと、スペーサ部１６とによって囲まれた空間である。
また、図示していないが、スペーサ部１６の内部には乾燥剤が入れられている。
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は、本発明を適用した第２の実施態様の発熱体の第３の例を示す概略断面図である。
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、本発明の発熱体１１は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２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１４Ａと、ポリイミド樹脂フィルム基材１２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１４Ｂとを備える。
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。
また、本発明の発熱体１１は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２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１４Ａ側に配置された第１のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ａを備える。
また、本発明の発熱体１１は、第１のメタルナノワイヤ層１４Ａと第１のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ａとの間に配置された第１のスペーサ部１６Ａを備える。
また、第１のスペーサ部１６Ａの一方側と第１のメタルナノワイヤ層１４Ａとの間には、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層６が配置されており、第１のスペーサ部１６Ａの一方側と第１のメタルナノワイヤ層１４Ａとが接着されている。
また、第１のスペーサ部１６Ａの他方側と第１のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ａとの間にも、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層６が配置されており、第１のスペーサ部１６Ａの他方側と第１のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ａとが接着されている。
そして、第１のスペーサ部１６Ａは、第１のメタルナノワイヤ層１４Ａと第１のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ａとの間に第１の密閉空間１７Ａを形成可能である。
すなわち、第１の密閉空間１７Ａは、第１のメタルナノワイヤ層１４Ａと、第１のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ａと、第１のスペーサ部１６Ａとによって囲まれた空間である。
また、本発明の発熱体１１は、第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂと電気的に接続された電極５を備える。また、電極５は、銅箔で構成されている。
なお、電源ケーブルおよび電源は省略する。
また、電極５は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２の対向する縁それぞれに沿って第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂの両側に設けられると共に、第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂの略中央に設けられている。
また、電極５はそれぞれ、ポリチオフェン樹脂フィルム層１８を介して第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂに電気的に接続されている。
また、本発明の発熱体１１は、ポリイミド樹脂フィルム基材１２の、電極５が設けられた第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂ側に配置された第２のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｂを備える。
また、本発明の発熱体１１は、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との間に配置された第２のスペーサ部１６Ｂを備える。
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。
また、第２のスペーサ部１６Ｂの一方側と第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂとの間には、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層６が配置されており、第２のスペーサ部１６Ｂの一方側と第２のメタルナノワイヤ層１４Ｂとが接着されている。
また、第２のスペーサ部１６Ｂの他方側と第２のトリアセテート樹脂フィルム層１３Ｂとの間にも、ＥＶＡ樹脂フィルム接着層６が配置されており、第２のスペーサ部１６Ｂの他方側と第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。
そして、第２のスペーサ部１６Ｂは、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との間に第２の密閉空間１７Ｂを形成可能である。
すなわち、第２の密閉空間１７Ｂは、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、第２のスペーサ部１６Ｂとによって囲まれた空間である。
また、図示していないが、第１のスペーサ部１６Ａと第２のスペーサ部１６Ｂの内部には乾燥剤が入れられている。
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。
［実験例］
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。
図６に示す電熱線付きガラス２００は、長方形の平板状のガラス板２０１と、ガラス板２０１の一方の面に取付けられた平板状のヒーター板２０３とを備える。
また、ヒーター板２０３には、蛇行した電熱線２０２が設けられている。
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、本発明の発熱体１のガラス板３の面積と、電熱線付きガラス２００のガラス板２０１の面積は同じとした。
そして、本発明の発熱体１の金属膜４に、電極５を介して電力を供給してガラス板３を２０分間熱し、５分毎にガラス板３の温度を測定した。結果を実施例として表１に示す。
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。
また、本発明の発熱体１への印加電圧は３０Ｖであり、電熱線付きガラス２００への印加電圧は１００Ｖであった。
Figure 2015189890
表１から判るように、本発明の発熱体１は、電力供給を開始してから５分後には、ガラス板３の温度は３０℃を超えていたが、電熱線付きガラス２００は、電力供給を開始してから２０分経過してもガラス板２０１の温度は３０℃を超えなかった。
以上のように、本発明の発熱体は、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、導電層と電気的に接続された電極を備えているので、導電層に電流を流して面方向に均一に発熱することができる。
従って、本発明の発熱体は、従来の電熱線による発熱体よりも、短時間で所望の温度に昇温できる。
特に、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し、そして、ワイヤーメッシュを構成する金属、炭素含有物質と金属との混合物、炭素含有物質、または導電性高分子を用いて、導電層を基材に面状に配置すれば、立体的に曲がった対象物に沿って、本発明の発熱体を設置することができる。
また、本発明の発熱体は、ポリイミド樹脂フィルムやトリアセテート樹脂フィルムのような透明性の高い樹脂フィルムを備え、また、透過率が高く柔軟性も高いメタルナノワイヤ層を導電層として備えている。
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。
また、本発明の発熱体は、例えば、建築物の窓ガラス、パーティション、浴室の鏡、自動車の窓、鉄道車両の窓、船舶の窓、自動二輪車の風防、メーターパネル、理化学機器装置の保温窓、理化学機器装置のヒーターに適用できる。
１ 発熱体
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 (8)

  1. 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を備える
    発熱体。
  2. 前記基材は、樹脂板または樹脂フィルムであり、
    前記導電層はワイヤーメッシュである
    請求項１に記載の発熱体。
  3. 前記導電性材料は、炭素含有物質と金属との混合物、炭素含有物質、および導電性高分子から選ばれる少なくとも１種である
    請求項１に記載の発熱体。
  4. 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を備える
    請求項２に記載の発熱体。
  5. 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を備える
    請求項４に記載の発熱体。
  6. 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。
  7. 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５に記載の発熱体。
  8. 前記基材、前記導電層および前記絶縁層は透過性を有する
    請求項４に記載の発熱体。
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