专利名称：平面状发热体的制作方法
技术领域：
本发明涉及配有正温度系数特性的平面状发热体。
背景技术：
为了道路的融雪等，在道路表面附近埋设平面状发热体，加热该平面状发热体进行发热。此外，使平面状发热体与蓄热材料一体化，还可作为地板下采暖组件使用。
该平面状发热体的结构是，在把碳黑等导电性颗粒融合在热塑性树脂中构成的表面发热电阻板内设有一对电极，一旦在这些电极间有电流流动，那么用其焦耳热就可加热该板。
平面状发热体的发热电阻板具有在温度上升的同时电阻值增大的正温度系数特性(PTC特性)，根据环境温度和散热状况，在发热部分产生温度差。
例如，发热电阻板在其中央区域向两个方向散热，但由于在其两侧区域中不仅向正反面而且还向包括侧部的三个方向散热，所以存在中央部分区域的表面比两侧部分区域的表面有温度高的倾向。如果这种倾向变强，那么在发热电阻板为正温度系数特性的情况下，与两侧部分区域的温度相比，中央部分区域的温度变得特别高，发生称为仅中央部分发热的局部发热现象。
因此，以往有在平面状的整个发热电阻板上配置匀热板，或仅在温度高的部分配置匀热板，防止局部发热的实例(特开昭54-156242号)。
此外，在以往的平面状发热体中，在由热塑性树脂和导电性颗粒成形发热电阻板时，为了降低因电阻随时间变化和热过程产生的变化，实施热处理和压力处理。
作为各种应用中的问题，由于室温下的电阻值和稳定加热的温度下的电阻值之差较大，所以冲击时的功率与稳定时的功率之差较大，需要在设计断路器时下工夫，必须使额定功率增大。
但是，在所述以往例中，匀热板的厚度较大，或匀热板的形状复杂，不仅安装不便，而且成为制造成本高的主要原因。此外，仅在温度高的部分装有匀热板的情况下，使平面状发热体的厚度变得非常大，不适合作为薄型发热器使用。
此外，在由热塑性树脂和导电性颗粒成形发热电阻板时，由于实施热处理和压力处理，所以制造工序增加，从这点上说，也是使制造成本升高的主要原因。
本发明的目的在于提供可充分防止局部发热，电阻随时间变化小，并且能够以低成本制造，同时具有达到预定加热温度前电阻变化少，在某个温度以上时电阻值增大的特性的平面状发热体。
发明的公开因此，本发明这样实现上述目的，使发热电阻板不具有PTC特性，或使发热电阻板的PTC特性至少在电极覆盖构件内比电极附近部分的PTC特性的上升倍率小，或使上升温度高。
具体地说，本发明的平面状发热体把覆盖各电极的多个电极覆盖构件相互隔开预定间隔地安装在平面状发热电阻板上，其特征在于，它是所述电极覆盖构件内至少一个电极的附近有在温度上升的同时电阻值增大的正温度系数特性的PTC层，所述发热电阻板不具有所述正温度系数特性，或者在表示所述PTC层的最大上升倍率的温度以下的范围内，与所述PTC层相比其上升倍率小，或者与所述PTC层相比其上升温度具有大的正温度系数特性。
在本发明中，如果在电极间使电流流动，那么发热电阻板发热，但由于该发热电阻板没有PTC特性，或与PTC层相比，上升倍率小或上升温度高，所以即使例如发热状况在中央部分区域和两侧部分区域不同，在发热电阻板中也不会发生局部发热。而且，由于电极覆盖构件内至少一个电极附近是具有正温度系数特性的PTC层，所以能够维持以往平面状发热体具有的正温度系数特性的优点。再有，作为发热电阻板，由于使用不具有大的正温度系数特性的构件，所以作为平面状发热体的整体来说，降低了电阻变化大的具有正温度系数特性部分的比例，能够使整体的电阻随时间变化减小。这样，由于不需要成形发热电阻板时的热处理，所以能够降低平面状发热体的制造成本。
此外，相对于发热电阻板的电阻值，通过调整变更PTC层(电极覆盖构件)的比例、电阻率，使可变地设计发热器整体的电阻值变大的温度成为可能，可容易地获得满足各种用途的特性。
其中，在表示所述PTC层的最大上升倍率的温度以下的范围内，所述发热电阻板中的正温度系数特性的上升倍率为PTC层的正温度系数特性的上升倍率的0.5以下较好，而且，使所述发热电阻板的正温度系数特性的上升温度比所述PTC层的正温度系数特性的上升温度高5℃以上较好。
如果发热电阻板的正温度系数特性大，那么在发热电阻板的表面上产生温度差时就容易发生局部发热。在防止局部发热时，必须使发热电阻板的正温度系数特性小。因此，如果使相对于发热电阻板的PTC层的正温度系数特性的上升倍率在表示PTC层的最大上升倍率的温度以下的范围内，如上述那样在0.5以下，或者与PTC层相比，使发热电阻板的正温度系数特性的上升温度如上述那样高5℃以上，那么确实能够防止发热电阻板表面上的局部发热，同时使按PTC层的正温度系数特性进行温度控制变为可能。
其中，在本发明中，所述电极覆盖构件构成这样的结构较好，即包括当配置在所述电极附近且具有温度上升的同时电阻值增大的正温度系数特性的PTC层，和覆盖该PTC层的PTC层覆盖构件，该PTC层覆盖构件和所述发热电阻板使用的树脂相同。
在该结构中，预先把与电极同时压出的PTC层与PTC层覆盖构件同时压出，制造电极覆盖构件。由于该PTC层覆盖构件与发热电阻板是相同的材料，所以确实能够容易把电极熔接在发热电阻板上。而且，可实现平面状发热体的耐久性。
再有，所述电极由多个电极导线的单线组构成，所述PTC层分别覆盖所述单线的结构较好。
在该结构中，在平面状发热体本身中产生压力时的PTC层的变形少，可实现耐压力性能的提高。而且，能够把电极安装在发热电阻板上时对电极性能产生的不良影响抑制在最小限度内。
此外，在本发明中，所述电极由多个电极导线的单线组构成，所述PTC层分别覆盖所述单线组的一部分，同时其上升倍率和上升温度有不同的两种以上的结构较好。
在该结构中，通过切换对分别设置在多种的PTC层中的电极导线的通电，能够选择不同的正温度系数特性，使发热温度的控制成为可能。
再有，所述电极由多个电极导线的单线组构成，该单线组距所述发热电阻板的距离不同，由分别与所述发热电阻板平行排列的多个单线组构成的结构较好。
在该结构中，通过切换通电的单线组，能够选择不同的正温度系数特性，使发热温度的控制成为可能。
此外，由带有热塑性树脂和导电性颗粒的发热组成物或无机材料成形所述PTC层也可以。
再有，由带有热塑性树脂和导电性颗粒的发热组成物、无机材料或金属材料成形所述PTC层也可以。
此外，通过在中间的绝缘层(例如，PET膜，PE膜)用导热良好材料(例如，金属板)构成连接所述发热电阻板和所述PTC层的结构也可以，以便使所述发热电阻板与所述PTC层在导热上变为一体。
如果用导热良好材料连接发热电阻板和PTC层，那么发热电阻板的热直接传给电极，能够发挥正温度系数特性的效果。其中，如果用导热良好材料直接连接发热电阻板和PTC层，那么由于电流在导热良好材料中流动，不在发热电阻板中流动，所以发热电阻板的发热会损失，但在本发明中，通过在发热电阻板和PTC层及导热良好材料之间设置绝缘层，在发热电阻板上使电流可靠地流动，能够确保发热效果。
附图的简单说明图1是表示剖切本发明第一实施形态的平面状发热体的部分透视图。
图2是表示图1的平面图。
图3是表示电极覆盖构件和发热电阻板的各正温度系数特性的曲线图。
图4(A)是表示电极覆盖构件的正温度系数特性的曲线图，图4(B)是表示发热电阻板的正温度系数特性的曲线图，图4(C)是表示平面状发热体整体的正温度系数特性的曲线图。
图5是表示剖切本发明第二实施形态的平面状发热体的部分透视图。
图6是表示图5的平面图。
图7(A)是表示电极覆盖构件的正温度系数特性的曲线图，图7(B)是表示发热电阻板的正温度系数特性的曲线图，图7(C)是表示平面状发热体整体的正温度系数特性的曲线图。
图8是表示剖切本发明第三实施形态的平面状发热体的部分透视图。
图9是表示图8的平面图。
图10是表示图8的剖面图。
图11是表示本发明第四实施形态的平面状发热体的剖面图。
图12是表示本发明第五实施形态的平面状发热体的剖面图。
图13是表示本发明第六实施形态的平面状发热体的剖面图。
图14是表示第六实施形态的平面状发热体整体的正温度系数特性的曲线图。
图15是表示本发明第七实施形态的平面状发热体的剖面图。
图16是表示第七实施形态的平面状发热体整体的正温度系数特性的曲线图。
实施发明的最佳实施例下面，参照
本发明的实施例。其中，在各实施例中，同一结构要素附以同一符号，并省略其说明。
图1和图2表示本发明第一实施形态的平面状发热体1。图1表示剖切平面状发热体1一部分的透视图，图2是其平面图。
在这些图中，平面状发热体1由成形为平面矩形状形成的发热电阻板2、分别卷绕在该发热电阻板2的端部并覆盖电极3的两个电极覆盖构件4和由按需要设置的PET膜等构成的封装材料构成。
由板状镍铬合金、不锈钢、铝蚀刻材料等的板状金属材料、板状ITO材料和板状导电性无机材料、板状有机材料、或聚苯乙烯(PS)、甲基丙烯酸树脂(PMMA)、氯化乙烯树脂等非结晶性树脂和碳黑(CB)构成的组成物形成发热电阻板2，它不具有温度上升时电阻值增大的正温度系数特性(PTC特性)。
发热电阻板2的厚度为0.1～5mm，最好为0.1～2mm，其宽度为2.5mm～6000mm，其长度没有限制。
按不相互交叉的多个(图中为4个)平行并且成平板状一列排开的电极导线的单线3A形成电极3，该单线3A的粗度在0.1mm以上2mm以下，但具体的粗度按单线3A的数量关系决定。再有，该电极3并不限于图示的电极导线的单线3A，由金属带、导电膏构成也可以。
以长尺形状形成电极覆盖构件4，在发热电阻板2的两侧沿长度方向熔接两个构件。
按厚度0.3mm～5mm，宽度0.5mm～30mm，最好1mm～10mm的剖面为矩形的形状形成电极覆盖构件4。
在电极导线的单线3A多个不相互交叉的平行状态下通过加压成形机的冲压，利用在按压这些电极导线的同时按压发热组成物的所谓共压法制造电极覆盖构件4。
电极覆盖构件4由配有热塑性树脂和导电性颗粒的发热组成物形成，是具有正温度系数特性的PTC层。
作为该热塑性树脂，结晶性热塑性树脂最好，具体地说，能够列举出聚烯烃树脂及其共聚树脂，聚酰胺系树脂，聚缩醛树脂，热塑性聚酯树脂，对聚苯氧和壬基树脂，聚矾等。
作为所述聚烯烃树脂，例如能够列举出高密度聚乙烯，中、低密度聚乙烯，直链状低密度聚乙烯等的聚乙烯类，等规聚丙烯、间规聚丙烯等聚丙烯类、聚丁烯、4-甲基戊烯-1树脂等。
此外，在第一实施形态中，能够使用乙烯丙烯共聚体，乙烯醋酸乙烯树脂共聚体，乙烯丙烯基酸共聚体，乙烯-丙烯酸乙酯共聚体(EEA)，乙烯甲基丙烯酸乙酯共聚体等的乙烯丙烯酸乙酯系共聚体，乙烯氯化乙烯树脂共聚体等的烯烃和乙烯树脂化合物的共聚体及含氟的乙烯系共聚体，和它们的转化物。
作为醋酸乙烯树脂系树脂，例如可列举出醋酸乙烯树脂，聚乙烯乙酰乙缩醛，聚乙烯丁缩醛等。
作为所述聚酰胺树脂，例如可列举出尼龙6，尼龙8，尼龙11，尼龙66，尼龙610等。
所述聚缩醛可以是单一聚合体，也可以是共聚体。
作为所述热塑性聚酯树脂，例如可列举出聚乙烯对苯二酸酯，聚丁烯对苯二酸酯等。
此外，作为所述结晶性热塑性树脂，除上述之外，例如还能够使用反式-1、3-聚异戊间二烯，间规立构-1、2-聚丁二烯等的二烯烃系聚合体和共聚体等。
所述各种结晶性热塑性树脂可以单独使用一种，把两种以上进行聚合物混合体等同时使用也可以。
当然，所述各种结晶性热塑性树脂中，高密度聚乙烯，低密度聚乙烯，直链状聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯树脂共聚体，乙烯-丙烯酸乙酯共聚体等烯烃类共聚体和反式-1、4-聚异戊间二烯等较好。
按照需要，所述各种结晶性热塑性树脂也能够作为与其它聚合物和添加物的组成物使用。
作为所述导电性颗粒，例如可列举出碳黑颗粒，石墨颗粒等粒状物，铁、镍、铂、铜、银、金等金属微粒，金属粉末，金属氧化物等的粉状物，碳纤维等纤维状物，导电性无机材料(ITO等)，钛酸钡(BaTiO3)，钛酸锶(BaSiO3)等具有正温度系数特性的无机材料等。这些颗粒中，碳黑颗粒、石墨颗粒等粒状物较好，特别是碳黑颗粒最好。
所述各种导电性颗粒可以单独使用一种，混合两种以上同时使用也可以。
作为导电性颗粒的粒径无特别的限制，但其平均粒径例如一般在10～200nm左右，最好在15～100nm。在导电性颗粒呈纤维状的情况下，其长宽比通常为1～1000，最好为1～100左右。
所述结晶性树脂与导电性颗粒的混合比例，按照重量比，通常为10～80∶90～20，最好为55～75∶45～25。如果导电性颗粒的混合比例小于该范围，那么电极覆盖构件4的电阻值变大，在实用时平面状发热体1不会充分地发热，另一方面，如果导电性颗粒的混合比例大于该范围，那么正温度系数特性就变得不充分。
电极覆盖构件4的发热组成物的电阻率能够按照规格和目的适当选择，但通常情况下为10～50000Ω·cm，最好为40～20000Ω·cm。
通过混合成形所述结晶性树脂和导电性颗粒，可获得电极覆盖构件4，但在成形时或成形后，通过交联所述发热组成物中的热塑性结晶树脂，固化发热组成物较好。如果固化该发热组成物，那么可改善正温度系数特性，同时能够防止因平面状发热体的热变形或热软化等造成的不良。
利用交联剂和/或射线能够进行结晶性热塑性树脂的交联。所述交联剂，根据结晶性热塑性树脂的种类，能够从有机过氧化物、硫化物、肟类、亚硝基化合物、胺化合物、聚胺化合物等中适当选择决定。
例如，在所述结晶性热塑性树脂为聚烯烃系树脂等情况下，作为最佳的交联剂，可使用例如有机过氧化物。作为该有机过氧化物，例如可列举出苯酰过氧化物，月桂酰过氧化物(li1ion peroxide)，双枯茗醛过氧化物，叔丁基过氧化物，叔丁基过氧苯甲酸酯，叔丁基枯茗醛过氧化物，叔丁基氢过氧化物，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)己烯-3,1,1-双(叔丁基过氧化异丙基)苯，1,1-双(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲己烷，n-丁基-4,4双(叔丁基过氧化)戊酸酯，2,2-双(叔丁基过氧化)丁烷，叔丁基过氧化苯等。
这些过氧化物中，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)己烯-3等最好。再有，这些各种各样的有机过氧化物可单独使用，按照需要，添加三烯丙基氰化物、双乙烯苯和三烯丙基异氰化物等交联辅助剂也可以。
所述有机过氧化物的使用比例，相对于所述结晶性树脂的重量百分比来说，通常为0.01～5wt％，最好为0.05～2wt％。在该比例不足0.01wt％时，交联化变得不充分，使正温度系数特性不易发现，容易发生在高温区域中的电阻下降等问题。另一方面，如果超过5wt％，那么交联度变得过高，使成形性降低，可观察到正温度系数特性下降的现象。
图3表示电极覆盖构件4和发热电阻板2的正温度系数特性的曲线。图3中，由于P表示电极覆盖构件4的正温度系数特性，所以其上升倍率XP可按下式求出。
XP=R/R25其中，R表示温度T时的电阻值，R25表示温度25℃时的电阻值。最大上升倍率XPmax表示为XPmax=RPmax/R25。
与此相对的，S表示没有PTC特性的发热电阻板2的正温度系数特性，其最大上升倍率为0。
在由乙烯-丙烯酸乙酯共聚体(EEA)和碳黑(CB)形成电极覆盖构件4，由聚苯乙烯(PS)等非结晶性树脂和碳黑构成的组成物形成发热电阻板2的情况下，电极覆盖构件4的正温度系数特性P随着图4(A)所示的温度上升电阻值也上升，发热电阻板2的正温度系数特性S如图4(B)所示，即使温度上升电阻值也没有大的变化。如图4(C)所示，平面状发热体1的整体正温度系数特性(P+S)表现出随着温度上升电阻值上升的特性。再有，图4(C)的曲线中，虚线部分表示只有发热电阻板2的情况。
因此，按照第一实施形态，将分别覆盖电极3的两个电极覆盖构件4相互隔开预定间隔，安装在平面状发热电阻板2上，该电极覆盖构件4是具有温度上升时电阻值也增大的正温度系数特性的PTC层，由于用没有所述正温度系数特性的结构构成发热电阻板2，所以如果在电极3之间有电流流动，那么发热电阻板2被散热，但在这种散热时，例如，即使散热状况在中央部分区域和两侧区域不同，但在发热电阻板2上也不会发生局部发热。而且，能够用电极覆盖构件4确保作为平面状发热体1所要求的正温度系数特性。再有，由于发热电阻板2没有正温度系数特性，所以作为平面状发热体总体1的整体来说，降低了电阻变化大的有正温度系数特性部分的比例，能够使整体的电阻时间变化减小。因此，由于不需要成形发热电阻板2时的热处理，所以能够降低制造成本。
下面，参照图5和图6说明本发明的第二实施形态。第二实施形态除在发热电阻板有正温度系数特性结构这点与第一实施形态不同外，其它结构与第一实施形态相同。
图5和图6表示本发明第二实施形态的平面状发热体11。图5表示剖切平面状发热体11一部分的透视图，图6表示其平面图。
在这些图中，由将发热组成物成形为平面矩形状形成的发热电阻板12，覆盖设置在该发热电阻板12两端部分的所述电极3的两个所述电极覆盖构件4，和按照需要设置的PET膜等构成的封装部件构成平面状发热体11。
发热电阻板12是按按压成形法将发热组成物成形为板状或膜状的平面状部件，其厚度为0.1～5mm，最好为0.1～2mm，其宽度为2.5mm～6000mm，其长度没有限制。
在发热电阻板12的两侧端部，通过热密封或超声波密封熔接电极覆盖构件4。
发热电阻板12的发热组成物具有正温度系数特性。
在第二实施形态中，发热电阻板12的发热组成物中使用的热塑性树脂特别是结晶性热塑性树脂，与电极覆盖构件4的发热组成物中使用的热塑性树脂特别是结晶性热塑性树脂可以是相同种类的树脂，或是不相同的树脂也可以。而且，为了更良好地保持热熔接产生的粘接性，通常使用相同种类的树脂较好。
发热电阻板12的发热组成物中使用的导电性颗粒与电极覆盖构件4的发热组成物中使用的导电性颗粒，可以是相互相同种类的导电性颗粒，也可以是不同种类的导电性颗粒。
为了使电极覆盖构件4和发热电阻板12的正温度系数特性不同，可调整热塑性树脂的混合比例。
图3中，S1和S2表示发热电阻板12的正温度系数特性，其中S1表示上升倍率在表示构成PTC层的电极覆盖构件4的最大上升倍率的温度以下的范围内小于电极覆盖构件4的上升倍率的情况，S2表示上升温度大于电极覆盖构件4的上升温度的情况。
在电极覆盖构件4最大上升倍率Xp max时的温度Tp max以下的范围内，发热电阻板12的正温度系数特性S1比电极覆盖构件4的正温度系数特性P小。也就是说，如果发热电阻板12的上升倍率为Xs，那么Xs＜Xp，最好Xs≤0.5Xp。
此外，发热电阻板12的正温度系数特性S2的上升温度比电极覆盖构件4的上升温度高。也就是说，如果上升温度是当电阻值R为2×R25时的温度，那么在电极覆盖构件4中，2×Rp25时的上升温度为tp，在发热电阻板12中，2×Rp25时的上升温度为ts。上升温度tp比上升温度ts低(0℃＜ts-tp),tp与ts的差在5℃以上(5℃≤ts-tp)较好，在10℃以上(10℃≤ts-tp)最好。
在由乙烯-丙烯酸乙酯共聚体(EEA)和碳黑(CB)的发热组成物形成电极覆盖构件4，由高密度聚乙烯(HDPE)和碳黑的发热组成物形成发热电阻板12的情况下，电极覆盖构件4的正温度系数特性P随着图7(A)所示的温度上升电阻值也上升，发热电阻板12的正温度系数特性S2如图7(B)所示，随着温度上升电阻值也上升，但其变化比例与电极覆盖构件4的正温度系数特性P不同。
图7(A)中，电极覆盖构件4的上升温度tp为67℃，图7(B)中，发热电阻板12的上升温度ts为120℃，电极覆盖构件4的上升温度tp比发热电阻板12的上升温度ts低53℃。
作为平面状发热体11的整体来说，如图7(C)所示，表现出随着温度上升电阻值也上升的特性。通过改变电极覆盖构件4(PTC层)的比例、电阻率，可改变该特性，特别是可改变电阻率增大的温度。再有，图7(C)的曲线中，虚线部分表示只有发热电阻板12的情况。
因此，按照第二实施形态，将分别覆盖电极3的两个电极覆盖构件4相互隔开预定间隔，安装在平面状发热电阻板12上，由于该电极覆盖构件4是具有正温度系数特性的PTC层，发热电阻板12有这样的结构，即发热电阻板具有上升倍率在表示电极覆盖构件4最大上升倍率Xp max的温度Tp max以下的范围内比电极覆盖构件4的上升倍率Xp小，或其上升温度ts比电极覆盖构件4的上升温度tp高的正温度系数特性，所以与第一实施形态同样，在发热电阻板2上不会发生局部发热，同时能够用电极覆盖构件4确保作为平面状发热体1所要求的正温度系数特性。再有，作为平面状发热体1的整体来说，降低了电阻变化大的有正温度系数特性部分的比例，能够使整体的电阻随时间的变化减小。因此，由于不需要成形发热电阻板12时的热处理，所以能够降低制造成本。
再有，在第二实施形态中，在表示电极覆盖构件4最大上升倍率Xpmax的温度Tp max以下的范围内，如果发热电阻板12的上升倍率Xs相对于电极覆盖构件4的上升倍率Xp为0.5以下，或者，发热电阻板12的上升温度ts比电极覆盖构件4的上升温度tp高5℃以上，那么确实能够防止发热电阻板12表面上的局部发热，同时使按照电极覆盖构件4的正温度系数特性进行温度控制成为可能。
下面，参照图8至图10说明本发明的第三实施形态。
图8至图10表示本发明第三实施形态的平面状发热体21。图8是表示剖切平面状发热体21一部分的透视图，图9表示其平面图，图10表示其剖面图。
在这些图中，平面状发热体21配有所述发热电阻板12，覆盖所述电极3的两个所述电极覆盖构件4，覆盖发热电阻板12和电极覆盖构件4的绝缘层22，和从该绝缘层22的外部覆盖发热电阻板12及电极覆盖构件4两面的良好导热材料23，通过在中间的绝缘层22用良好导热材料23连接发热电阻板12和电极覆盖构件4，以便使发热电阻板12和电极覆盖构件4在加热上变为一体。
良好导热材料23是将发热电阻板12上产生的热有效地传送给作为PTC层的电极覆盖构件4的材料，由铜、金、银、铝、铁、不锈钢等金属形成板状、片状，用粘接胶带、粘接剂等与绝缘层22固定。
绝缘层22是在发热电阻板12上使电流可靠地流动的绝缘层，由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚乙烯(PE)等绝缘效果好的膜构成。也就是说，如果用良好导热材料23直接连接发热电阻板12和电极覆盖构件4，那么由于电流在良好导热材料23中流动，不在发热电阻板12中流动，在发热电阻板12中不会发生发热损失的不良情况，所以通过在发热电阻板12和电极覆盖构件4及良好导热材料23之间设置绝缘层22，可避免这种不良情况。
因此，按照第三实施形态，除了能够具有与第二实施形态相同的效果外，还通过在其间的绝缘层22用良好导热材料23连接发热电阻板12和电极覆盖构件4，使发热电阻板12和PTC层的电极覆盖构件4在加热上变为一体，将发热电阻板12的热直接传给电极3，能够有效地发挥正温度系数特性产生的效果。
下面，参照图11说明本发明的第四实施形态。
第四实施形态的电极覆盖构件的结构与第二实施形态不同，而其它结构与第二实施形态相同。
图11表示本发明第四实施形态的平面状发热体31。
图11中，平面状发热体31由所述发热电阻板12、覆盖设置在该发热电阻板12两端部分的所述电极3的电极覆盖构件34、和按照需要设置的PET膜等构成的外封装部件构成。
由配置在电极3附近在温度上升时电阻值也增大的具有正温度系数特性的PTC层34A，和覆盖该PTC层34A的PTC层覆盖构件34B构成电极覆盖构件34。
按剖面大致椭圆形地形成PTC层34A，以覆盖横向一列排列导电性单线3A构成的电极3。
PTC层覆盖构件34B使用与发热电阻板12相同的树脂。
因此，按照第四实施形态，除了能够具有与第二实施形态相同的效果外，在第四实施形态中，由于PTC层覆盖构件34B和发热电阻板12是相同的材料，所以使它们之间的热熔接变得容易，减小了制造上的偏差。而且，与构成电极覆盖构件4的EEA相比，通过将耐热性高的材料使用在PTC层覆盖构件34B中，使高温下的耐久性、性能稳定性提高。
下面，参照图12说明本发明的第五实施形态。
图12表示本发明第五实施形态的平面状发热体41。除了用PTC层34A单独覆盖导电性单线3A这点外，第五实施形态与第四实施形态的结构相同。
图12表示平面状发热体41的剖面图。
图12中，平面状发热体41由所述发热电阻板12、设置在该发热电阻板12两端部分并覆盖所述电极3的电极覆盖构件44、和由按照需要设置的PET膜等构成的外封装部件构成。
由配置在电极3附近在温度上升时电阻值也增大的具有正温度系数特性的PTC层44A，和覆盖该PTC层44A的上述PTC层覆盖构件34B构成电极覆盖构件44。
PTC层44A的正温度系数特性可以与所属电极覆盖构件4相同，或与其不同，单独覆盖四个一列排列配置的电极3的导电性单线3A。
因此，按照第五实施形态，除了能够具有与第四实施形态相同的效果外，由于单独覆盖在PTC层44A中构成电极3的各导电性单线3A，利用比该PTC层44A强度大的材料的PTC层覆盖构件34B覆盖这些PTC层44A的周围，所以使平面状发热体41自身产生压力时的PTC层44A的变形小，可实现耐压力性能的提高。而且，由于能够保持电极3的各导电性单线3A的位置，所以能够把对安装在发热电阻板12上时对电极3的性能产生的不良影响抑制到最小限度。
下面，参照图13和图14说明本发明的第六实施形态。
图13表示本发明第六实施形态的平面状发热体51。除了用多种PTC层覆盖导电性单线3A这点外，第六实施形态与第四实施形态的结构相同。
图13表示平面状发热体51的剖面图。
图13中，平面状发热体51由所述发热电阻板12、设置在该发热电阻板12两端部分并覆盖所述电极3的电极覆盖构件54、和按照需要设置的PET膜等构成的外封装部件构成。
由横向一列并排配置的多个、在图13中为6个导电性单线3A构成的单线组构成电极3。
由覆盖单线组的一部分，具体地说三个导电性单线3A的第一PTC层54A，覆盖剩余三个导电性单线3A的第二PTC层54B，和覆盖第一PTC层54A和第二PTC层54B的PTC层覆盖构件34B构成电极覆盖构件54。
覆盖第一PTC层54A的导电性单线3A和覆盖第二PTC层54B的导电性单线3A有同时或可选择的通电结构。
第一PTC层54A有与所述PTC层34A相同的正温度系数特性，第二PTC层54B有与第一PTC层54A的上升倍率和上升温度不同的正温度系数特性。
图14表示使用第一PTC层54A和第二PTC层54B情况下的平面状发热体51的正温度系数特性。
图14中，P+SA表示只有被第一PTC层54A覆盖的电极3通电的情况，与图7(C)的P+S2相同，P+SB表示只有被第二PTC层54B覆盖的电极3通电的情况。
再有，在第六实施形态中，PTC层不仅由第一和第二种类的PTC层构成，由三种以上的PTC层构成也可以。
因此，按照第六实施形态，除了能够具有与第二实施形态相同的效果外，通过切换对在多种类的PTC层54A、54B上分别设置的电极3A的通电，能够选择不同的正温度系数特性，使平面状发热体51的发热温度控制成为可能。
下面，参照图15和图16说明本发明的第七实施形态。
图15表示本发明第七实施形态的平面状发热体61。除了上下多列配置导电性单线3A这点外，第七实施形态与第二实施形态的结构相同。
图15表示平面状发热体61的剖面图。
图15中，平面状发热体61由所述发热电阻板12、设置在该发热电阻板12两端部分并覆盖所述电极3的厚度尺寸为T的电极覆盖构件4、和按照需要设置的PET膜等构成的外封装部件构成。
图15中，分别由五个导电性单线3A构成的第一单线组31和第二单线组32构成电极3，这些单线组31、32距发热电阻板12的距离为与D1和D2不同的距离，分别与发热电阻板12平行排列。
这些单线组31、32有同时或可选择地通电的结构。
在只有第一单线组31通电的情况和只有第二单线组32通电的情况下，由于单线组31、32距作为发热部分的发热电阻板12的距离不同，所以平面状发热体61的正温度系数特性不同。
图16表示第一单线组31和第二单线组32通电情况下的平面状发热体61的正温度系数特性。
图16中，P+SC表示只有第一单线组31通电的情况，P+SD表示只有第二单线组32通电的情况。图16中，P+SC和P+SD仅有温度Δt的不同。
再有，在第七实施形态中，单线组不仅由第一和第二种类的单线组构成，由三种以上的单线组构成也可以。
因此，按照第七实施形态，除了能够具有与第二实施形态相同的效果外，由于用多个电极导线3A的单线组构成电极3，由距发热电阻板12的距离不同且分别与发热电阻板12平行排列的多个单线组31、32构成该单线组，所以通过切换通电的单线组31、32，能够选择不同的正温度系数特性，使平面状发热体61的加热温度控制成为可能。
下面，为了确认各实施形态的效果，说明实施例。
实施例1对应第一实施形态，由铝蚀刻材料形成发热电阻板2。铝蚀刻材料的形状是宽245mm×长1m，其电阻值为1KΩ/m。
由55wt％的乙烯-丙烯酸乙酯共聚体(EEA)(DPDJ6182；日本ユ二カ-株式会社制)和45wt％的碳黑(CB)(グイヤブラツクE；三菱化成工业株式会社制)构成的发热组成物形成电极覆盖构件4。把各自10个单线3A不相互交叉地并排配置形成各电极3。
在该结构的平面状发热体1中，按照环境温度变化发热量，作为发热电阻板，具有与使用发热组成物的以往的平面状发热体同样良好的正温度系数特性。该正温度系数特性与图4(C)所示的特性相同。这是因为通过把发热电阻板2的温度传送到电极3，电极覆盖构件4的温度上升，在该电极覆盖构件4中具有正温度系数特性功能的缘故。
此外，沿电极3用隔热材料(发泡苯乙烯)覆盖平面状发热体1的单面，在表面上会产生20℃的温度差，但未发生在以往的平面状发热体中见到的局部发热。
在下限温度为-20℃，上限温度为70℃范围内，进行15次循环的热过程(升温和降温速度以1℃/mm，进行10分钟的升温和降温，保持50分钟，向后面的温度移动)时，因热过程造成的电阻值的变化在实施例1中为-0.5％，而在以往的平面状发热体中为-20％，在实施例1中，与以往的平面状发热体相比，因热过程造成的电阻值变化变为四十分之一以下。
实施例2对应于第二实施形态，由80wt％的高密度聚乙烯(HDPE)(出光HDPE230J；出光兴产株式会社制)和20wt％的碳黑(CB)(グイヤブラツクE；三菱化成工业株式会社制)构成的发热组成物形成发热电阻板12，由与实施例1相同的乙烯-丙烯酸乙酯共聚体(EEA)和碳黑(CB)构成的发热组成物形成电极覆盖构件4。把各自10个单线3A不相互交叉地并排配置形成各电极3。
在该结构的平面状发热体11中，依据与实施例1同样的理由，表现出良好的正温度系数特性。该正温度系数特性如图7(C)所示。
此外，沿电极3用隔热材料(发泡苯乙烯)覆盖平面状发热体11的单面，在表面上会产生20℃的温度差，但未发生在以往的平面状发热体中见到的局部发热。这是因为在发热电阻板12中使用的树脂熔点在120℃以上，在100℃以下电阻值没有大的上升(正温度系数特性)的缘故。
同时，在与实施例1相同的条件下进行热过程实验时，因热过程造成的电阻值的变化也变为以往平面状发热体的十分之一以下。
实施例3对应于第四实施形态，使PTC层34A成为与实施例1的电极覆盖构件4相同的结构，由55wt％的高密度聚乙烯(HDPE)和45wt％的碳黑(CB)构成PTC层覆盖构件34B。PTC层覆盖构件34B的电阻率小，不产生发热。实施例3的其它结构与实施例2相同。
在该结构的平面状发热体31中，由于PTC层覆盖构件34B与发热电阻板2为相同的材料，所以使它们之间的热熔接变得容易，可使制造上的偏差降低20％。此外，与构成电极覆盖构件4的EEA相比，由于HDPE有耐热性，所以使高温下的耐久性、性能稳定性提高30℃。
实施例4对应于第五实施形态，除了用PTC层44A覆盖每个导电性单线3A外，与实施例3的结构相同。
在该结构的平面状发热体41中，使耐压力性能提高。
也就是说，在实施例1、2中如果在电极3上施加压力，那么导电性3A与发热电阻板12的距离容易改变，使正温度系数特性变化大。
对此，在实施例4中，通过使用比EEA硬度大的HDPE，可保持导电性单线3A的位置，抑制PTC层44A的变形。
具体地说，在室温下，如果对配置了实施例1的平面状发热体1的电极3的部分用压力机提供10kg/cm2的压力，那么电阻变化为20％，但在实施例4中，电阻变化不超过3％。
实施例5对应于第六实施形态，第一PTC层54A有与实施例3的PTC层34A相同的结构，第二PTC层54B采用作为热塑性树脂的直链状低密度聚乙烯(LLDPE)(商品名FW1650グウ社制)，碳黑(CB)的组成和制造法与实施例1相同。
在该结构的平面状发热体51中，通过切换覆盖在第一PTC层54A上的导电性单线3A和覆盖在第二PTC层54B上的导电性单线3A的通电，能够选择两种温度电阻特性，使加热温度的控制成为可能。具体地说，平面状发热体51的最高温度在第一PTC层54A中为80℃，在第二PTC层54B中为100℃。特别是，在地下采暖等中，由于按季节改变必要热量，所以作为其调节方法之一，可采用实施例6。
实施例6对应于第七实施形态，除了使用距发热电阻板12的距离D1和D2不同的两种单线组31、32外，与实施例2的结构相同。
在实施例6中，电极覆盖构件4的厚度尺寸T为1.0mm,D1为0.2mm，D2为0.4mm。这种情况下，图16所示的P+SC与P+SD的温度差Δt为20℃。
在该结构的平面状发热体61中，通过切换通电的单线组31、32，能够使加热温度改变20℃。
由按60wt％的乙烯-丙烯酸乙酯共聚体(EEA)(DPDJ6182；日本ユ二カ-株式会社制)和45wt％的碳黑(CB)(グイヤブラツクE；三菱化成工业株式会社制)构成的发热组成物形成发热电阻板。同时按压同样的发热组成物和电极，构成剖面矩形的长尺状电极覆盖构件，通过热密封等熔接该电极覆盖构件和发热电阻板。
在该结构的平面状发热体上安装匀热板，如果通电，那么依据温度变化，显示良好的正温度系数特性。
但是，如果沿电极用隔热材料(发泡苯乙烯)覆盖平面状发热体的单面，在表面上产生20℃的温度差，那么发生局部发热，不能获得良好的发热。此外，还可观察到百分之几十的因热过程产生的变化。
再有，在本发明中，并不限于所述各实施形态的结构，在能够实现本发明目的的范围内，包括如下所示的变形例。
例如，在所述各实施形态中，通过同时按压把多个单线3A平行并按平板状排列的电极3和发热组成物形成电极覆盖构件4，并且其剖面为矩形状，但在本发明中，把多个单线拧在一起按剖面圆形状形成设置在电极覆盖构件4中的电极和用一个粗的单线形成设置在电极覆盖构件4中的电极都可以，而且，也可以是设置使平面状发热体1、11、21在发热电阻板2、12、22自身上将电极导线的单线拧在一起形成的电极线结构或一个粗的电极线的结构。
此外，在发热电阻板2、12、22上熔接两个电极覆盖构件4，但电极覆盖构件4的个数也可以在三个以上。
此外，电极覆盖构件4的剖面形状为梯形、三角形、五角形等各种形状都可以。
以上，按照本发明，按相互隔开预定间隔将覆盖各个电极的多个电极覆盖构件安装在平面状发热电阻板上，作为电极覆盖构件中至少带有在电极附近温度上升的同时电阻值也增大的正温度系数特性的PTC层，由于使发热电阻板有这样的结构，即它没有正温度系数特性，或在表示PTC层的最大上升倍率的温度以下的范围内，与PTC层相比其上升倍率小，或与PTC层相比其上升温度高的有正温度系数特性，所以可充分防止局部发热，而且电阻随时间变化小，并且能够以低成本制造。此外，通过改变相对于发热电阻板的PTC层的比例、电阻率，具有能够任意地调整电阻的上升温度，能够设计使电阻上升前的电阻变化小的优点。
工业上的利用可能性如上所述，例如本发明可用于道路和房顶的融雪加热器、地下采暖加热器或镜面防雾加热器。
权利要求
1．一种平面状发热体，它把覆盖各电极的多个电极覆盖构件相互隔开预定间隔地安装在平面状发热电阻板上，其特征在于，所述电极覆盖构件内的至少一个电极的附近是在温度上升的同时电阻值增大的有正温度系数特性的PTC层，所述发热电阻板没有所述正温度系数特性，或者在表示所述PTC层的最大上升倍率的温度以下的范围内，与所述PTC层相比其上升倍率小，或者与所述PTC层相比其上升温度具有大的正温度系数特性。
2．如权利要求1所述的平面状发热体，其特征在于，在表示所述PTC层的最大上升倍率的温度以下的范围内，所述发热电阻板的正温度系数特性的上升倍率为PTC层的正温度系数特性的上升倍率的0.5以下。
3．如权利要求1所述的平面状发热体，其特征在于，所述发热电阻板的正温度系数特性的上升温度比所述PTC层的正温度系数特性的上升温度高5℃以上。
4．如权利要求1至3中任一项所述的平面状发热体，其特征在于，由具有热塑性树脂和导电性颗粒的发热组成物成形所述PTC层。
5．如权利要求1至3中任一项所述的平面状发热体，其特征在于，由无机材料成形所述PTC层。
6．如权利要求1至5中任一项所述的平面状发热体，其特征在于，由具有热塑性树脂和导电性颗粒的发热组成物成形所述发热电阻板。
7．如权利要求1至6中任一项所述的平面状发热体，其特征在于，所述电极覆盖构件包括配置在所述电极附近的具有在温度上升的同时电阻值也增大的正温度系数特性的PTC层，和覆盖该PTC层的PTC层覆盖构件，该PTC层覆盖构件和所述发热电阻板使用相同的树脂。
8．如权利要求7所述的平面状发热体，其特征在于，由多个电极导线的单线组构成所述电极，所述PTC层分别单独覆盖所述单线。
9．如权利要求1至8中任一项所述的平面状发热体，其特征在于，由多个电极导线的单线组构成所述电极，所述PTC层分别覆盖所述单线组的一部分，同时为由上升倍率和上升温度不同的两种以上材料构成。
10．如权利要求1至9中任一项所述的平面状发热体，其特征在于，由多个电极导线的单线组构成所述电极，该单线组由距所述发热电阻板的距离不同并分别与所述发热电阻板平行排列的多个单线组构成。
11．如权利要求1至10中任一项所述的平面状发热体，其特征在于，由无机材料成形所述发热电阻板。
12．如权利要求1至10中任一项所述的平面状发热体，其特征在于，由金属材料成形所述发热电阻板。
13．如权利要求1至12的中任一项所述的平面状发热体，其特征在于，通过层间绝缘层用良好导热材料连接发热电阻板和所述PTC层，使所述发热电阻板和所述PTC层在加热时变为一体。
全文摘要
一种平面状发热体，它把覆盖各电极(3)的多个电极覆盖构件(4)按预定间隔安装在平面状发热电阻板(2)上。在各电极覆盖构件(4)中，至少电极(3)的附近是PTC层，所说的PTC层有随着温度增加电阻值也增加的正温度系数特性。发热电阻板(2)不具有所述正温度系数特性，或者在表示所述PTC层的最大上升倍率的温度以下的范围内，与所述PTC层相比发热电阻板(2)的上升倍率小，或者与所述PTC层相比发热电阻板(2)的上升温度具有大的正温度系数特性。
文档编号H05B3/02GK1228238SQ97197287
公开日1999年9月8日 申请日期1997年1月13日 优先权日1997年1月13日
发明者下森英一 申请人:出光兴产株式会社