JP2000182752A - 面状発熱体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】平面性を有する長尺、広面積の面状発熱体を加
圧・加熱ローラ方式のラミネート機で製造する。 【解決手段】ステンレス鋼またはバネ鋼からなる薄肉な
テープ状の長尺単体１１複数体を並列し且つ端部を結線
して平面視細長状の抵抗発熱体１を製作し、加圧・加熱
ローラ４、４で上下からその抵抗発熱体１にラミネート
フィルムをラミネートするに際し、加圧・加熱ローラ
４、４で加圧・加熱されるラミネートフィルムに接触す
る時の抵抗発熱体１の温度をラミネートフィルムの温度
よりも高い所定の温度に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、構造物の屋根融雪
用ヒータ、床暖房用ヒータ、或いはマット用ヒータ（カ
ーペットを含む）等の広範囲を加熱するのに用いられる
面状発熱体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の面状発熱体は幅広い
分野で用いられている。ところが、従来から知られてい
る面状発熱体はニクロム線から薄板に形成してなること
から、電力の消費量が大きく経済的ではなかった。又、
面状発熱体として、カーボンからなるものも知られてい
るが、このカーボン製の面状発熱体においてはそのカー
ボンと混合する抵抗物質によっては発熱状態を左右する
抵抗値が安定しないばかりか、その抵抗値を均一にする
ことが困難である。又、該気温や圧力によって抵抗値が
変動し易い等の問題があった。

【０００３】また、面状発熱体としてステンレス箔（１
００ミクロン未満の厚み）を抵抗発熱体とする家庭用の
暖房用の加熱マットも存在している。この先行技術は箔
を使用する必要上、エッチング加工による製造に依存し
ざるを得ず、製造コストが非常に高騰すること。広い面
積、長尺状のものが製造できないこと。必要枚を結線す
ることによって屋根の融雪装置や床暖房装置等として使
用可能であるが、抵抗発熱部が面状である結果、電気抵
抗が非常に大きくなり、膨大な電力を消費する。更に、
蛇行状に打抜いたステンレス箔を絶縁性の上下の樹脂フ
ィルムで被覆挟持した後、連結片と上下の樹脂フィルム
部分とを除去し、全体を接着材を介して加圧及び加熱し
て一体化する先行技術（特許登録番号第２５８６１８０
号公報）も存在する。この先行技術は、蛇行状に打抜き
成形されたステンレス箔が極薄の部材で強度が弱く、加
圧及び加熱の製造工程中にヒーターパターンが動いた
り、変形、捩じれ、折れ曲がり等が生じ易い、また、発
熱時のステンレス箔の伸長作用を吸収するために上下の
樹脂フィルムの端部を、間隙を有する断面コ字型の絶縁
枠で被覆している。しかし、一次加工である加圧、加熱
時の製造に手間取るばかりでなく、二次加工として絶縁
枠を上下樹脂フィルムの端部に被覆しなければならず、
製造コストと共に製造作業が非常に面倒である。このよ
うな問題点を解決するために、ステンレス鋼をテープ状
（１００ミクロン以上の厚み）に成形し、そのテープ状
物を蛇行状に連結して抵抗発熱体を成形し、それを絶縁
樹脂層に埋設することも提案されるが、長尺化したり、
広面積になると、上下の樹脂フィルムと抵抗発熱体の熱
収縮率の相違と予測されるが製造後に波打ち現象が現れ
て載設面にフィットしなくなり、発熱ムラで効率的な加
熱の妨げになったり、床仕上材、屋根当て材等の重みを
受けて抵抗発熱体（ヒータパターン）が断線し、実使用
に耐えられない問題に直面する。

【０００４】本発明は従来事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、平面性を有する長尺、広面積
の面状発熱体を加圧・加熱ローラ方式のラミネート機で
製造することにある。

【０００５】

【課題を達成するための手段】本発明者等は、波打ち現
象が発生しない長尺、広面積の面状発熱体について鋭意
研究を重ねた処、ラミネートフィルムの加熱温度よりも
テープ状のステンレス鋼やバネ鋼を高い所定の温度にし
た状態でラミネート加工（加圧・加熱ローラ方式）する
と波打ち現象が生じないことを知見し、本発明に至った
ものである。

【０００６】即ち本発明の技術的手段は、ステンレス鋼
またはバネ鋼からなる薄肉なテープ状の長尺単体複数体
を並列し且つ端部を結線して平面視細長状の抵抗発熱体
を製作し、加圧・加熱ローラで上下からその抵抗発熱体
にラミネートフィルムをラミネートするに際し、加圧・
加熱ローラで加圧・加熱されるラミネートフィルムに接
触する時の抵抗発熱体の温度をラミネートフィルムの温
度よりも高い所定の温度に設定することを要旨とする。
そして、ラミネートフィルムの加圧・加熱温度は、１１
０度〜１２０度、抵抗発熱体の温度は、１３５度〜１４
５度である。

【０００７】前記１１０度〜１２０度はラミネートフィ
ルム（ポリエチレンテレフタレートフィルム）に施層さ
れている接着材（ポリエチレン、エチレンエチルアクリ
レートの混合材）を抵抗発熱体に最適な状態で接着させ
る必要な条件である。ステンレス鋼、バネ鋼からなる抵
抗発熱体とラミネートフィルムの熱変形量が異なり、常
態の抵抗発熱体にラミネートした場合には、自然冷却後
（ラミネート加工後数分程度）にラミネートローラの円
周を振幅とする１０ｍｍ高さの波打ち現象が生じる。こ
れは、冷却速度が速く熱変形量が小さな抵抗発熱体が急
速に常態まで収縮する反面、冷却速度が遅く熱変形量が
大きなラミネートフィルムの常態までの収縮が遅い（鈍
い）。互いの収縮率の相違による変形応力は未だ硬化さ
れない接着材（ラミネート加工後数分程度で硬化する）
で吸収されるが、抵抗発熱体の常態冷却（接着材硬化）
後までラミネートフィルムの冷却が継続するため、その
冷却継続時のラミネートフィルムの収縮作用で前記波打
ち現象は生じるものと推測される。本発明は、熱変形量
が小さく冷却速度が速い抵抗発熱体の温度を１３５度〜
１４５度、それに比べて熱変形量が大きく冷却速度が遅
いラミネートフィルムの温度を１１０度〜１２０度に設
定している。これは、常態まで冷却される抵抗発熱体と
ラミネートフィルムとの冷却時間を符合させるためであ
る。これによって抵抗発熱体の常態冷却後までラミネー
トフィルムの冷却（ラミネートフィルム常態までの冷
却）が継続することがなくなり、面状発熱体の波打ち現
象が生じなくなる。実験の結果、前記ラミネートフィル
ムの温度（１１０度〜１２０度）、抵抗発熱体の温度
（１３５度〜１４５度）の範囲内では、面状発熱体の波
打ち現象は生じないものであった。

【０００８】また、厚みを１００ミクロン〜２００ミク
ロン程度とするステンレス鋼またはバネ鋼からなる薄肉
なテープ状の長尺単体複数体を並列し且つ一端側の端部
を結線して平面視細長状の抵抗発熱体を製作し、該抵抗
発熱体の前記一端側のその端末部を密封状に包皮し、該
包皮部を、その端末部を挟んで樹脂製帯板を上下から粘
着して前記抵抗発熱体の長さ延長方向に上下の樹脂製帯
板同士が直接粘着する粘着部を残置する態様とし、加圧
・加熱ローラ方式のラミネート機から押し出すことにな
る前記包皮部側とは逆側の抵抗発熱体他端側を剥離紙で
包皮し、該抵抗発熱体の温度を１３５度〜１４５度に加
熱した状態でラミネート機の搬送用テーブルに長尺単体
の間隔をおいて設けられているガイドを案内にして一端
側である包皮部側から前進させて１１０度〜１２０度に
加熱された１００ミクロン厚のラミネートフィルムを上
下からラミネートして絶縁樹脂内層を施層し、剥離紙を
剥がした後、抵抗発熱体のその後端側の端部を結線して
その端末部を前記包皮部で包皮し、再び抵抗発熱体をそ
の前端部側から前進させて１１０度〜１２０度に加熱さ
れた１００ミクロン厚のラミネートフィルムを上下から
ラミネートすると共に外部に露呈する抵抗発熱体部分の
後端部側を、１３５度〜１４５度に加熱した状態でラミ
ネートフィルムの上下からラミネートを継続して絶縁樹
脂外層を施層することを要旨とする。

【０００９】前記方法では量産品である１００ミクロン
厚のフィルムを使用して内外絶縁両樹脂層を施層する。
そして、一端側である前端側の各長尺単体端部を結線し
た抵抗発熱体は搬送用テーブルのガイドで案内されて、
捩じれたり、変形することなくラミネート機に進入され
る。抵抗発熱体と絶縁樹脂内層との間の残留空気は絶縁
破壊につながり、排除する必要があるし、薄肉なテープ
状の長尺単体は長尺なため、後端部側に熱膨張による変
形が集中する虞れがある。そのため、絶縁樹脂内層を抵
抗発熱体にラミネートする時には、抵抗発熱体の後端部
側は遊端にして、例えば後端部側の長尺単体を予め結線
した場合のように熱膨張で端末部分が上方向や下方向に
変形する虞れを無くし、絶縁樹脂内層と絶縁樹脂外層と
のラミネート加工時の２度による空気抜きで絶縁樹脂内
層と抵抗発熱体との間の特に後端側に残留し易い空気を
確実に排除する。また、抵抗発熱体両端の端末部を被覆
する包皮部を、端末部を挟んで樹脂製帯板を上下から粘
着して抵抗発熱体の長さ延長方向に上下の樹脂製帯板同
士が直接する粘着する粘着部を残置する態様として、発
熱時の抵抗発熱体の伸張吸収機能をその粘着部に持たせ
ることができる。

【００１０】そして、抵抗発熱体は、熱風ブロー手段か
らの熱風の送気でラミネートフィルムに接触するとほぼ
同時に加熱されるものであれば、取扱いが簡単となり、
更に好適である。尚、前記包皮部を構成する上下の樹脂
製帯板は、ラミネートフィルムの断片と粘着テープ（例
えば商品名：絶縁キャップ（積水化学工業株式会社
製））や、その粘着テープを横Ｕの字状に折曲したもの
を使用する。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１乃至図３は本発明製造方法で
製造される面状発熱体の実施の形態を示し、図４乃至図
７はその製造方法を示している。符号Ａがその面状発熱
体である。

【００１２】この面状発熱体Ａは、抵抗発熱体１と、上
下２層の絶縁樹脂層２、２とからなり、その抵抗発熱体
１は、横幅寸法を２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度、長さ寸
法を３０００ｍｍ〜４０００ｍｍ程度の面積範囲内に長
尺単体１１複数体を平行状に並列し且つまずラミネート
機Ｂに進入させる一端側（前端側）の端部を結線して平
面視細長状に配線する（図４参照）。

【００１３】この面状発熱体Ａに使用される抵抗発熱体
１の素材は、ステンレス鋼や、重ね板バネ、コイルバ
ネ、トーションバネ等として適用されるバネ鋼からなる
１００乃至２００ミクロン厚みのテープ状物（長尺単体
１１）である。共に厚みを１００ミクロン〜２００ミク
ロン、幅を１０ｍｍ程度とする。

【００１４】この抵抗発熱体１は、前記する寸法のステ
ンレス鋼やバネ鋼からなる長尺単体１１多数本（本実施
の形態では６本）を、３０００ｍｍ〜４０００ｍｍより
も若干短い長さに切断し、その長尺単体１１を必要本川
の字状に並列させ、前記のようにまず一端側である前端
側の端末部２１をスポット溶接等の固定手段で固着して
細長状の配線形態にする。

【００１５】そして、この抵抗発熱体１は、ラミネート
加工する前工程として前記端末部２１部分（前端側）を
上下の樹脂製帯板３１で包皮すると共に、ラミネート機
Ｂに対して離間する側、即ち他端側（後端側）を剥離紙
５１で包皮する（図４、図５参照）。

【００１６】前記包皮部４１は、本実施の形態では前記
抵抗発熱体１の全幅よりも若干長い所望幅寸法を有する
ラミネートフィルムの断片４１ａと粘着テープ４１ｂと
を利用する（図２参照）。詳細には、前記抵抗発熱体１
の端末部２１をラミネートフィルムの断片４１ａに載置
し、その上方から前記粘着テープ４１ｂを人為的に押し
付けて空気を排除した状態で前記断片４１ａとその粘着
テープ４１ｂとを粘着させるが、少なくとも抵抗発熱体
１の長さ延長方向に前記断片４１ａと粘着テープ４１ｂ
とが粘着する粘着部４１ｃを残置するようにする。尚、
粘着テープ４１ｂを横Ｕの字状に折曲変形させて、上半
部の粘着テープ部分、下半部の粘着テープ部分とで前記
包皮部４１を形成しても良いものである。

【００１７】剥離紙５１は、抵抗発熱体１における前記
後端部の遊端をスッポリ覆うようにする。そして、加圧
・加熱ローラ方式のラミネート機Ｂで絶縁樹脂層２、２
をラミネートする。

【００１８】ラミネート機Ｂは、図４、図７に示すよう
に従来から周知の通り、長尺な搬送用テーブルｂ１の一
端側にラミネート加工部ｂ２を備えている。搬送用テー
ブルｂ１は、ラミネート加工部ｂ２に近接する部位に抵
抗発熱体１の各長尺単体１１を案内する溝ｂ３’を平行
状に凹設したガイドｂ３を設けている。この溝ｂ３’幅
は、長尺単体１１と同等もしくは若干幅広としてある。
前記ラミネート加工部ｂ２は、上下のフィルム供給ロー
ル３、３から上下一対の加圧・加熱ローラ４、４でラミ
ネートフィルムを順次繰出しつつ送りローラ５、５で送
り出して、抵抗発熱体１に上下からラミネートする周知
の構造になっている。

【００１９】ラミネートフィルムは、１００ミクロン厚
のポリエチレン樹脂フィルムであり、その表面に接着材
が塗布されている。

【００２０】加圧・加熱ローラ４、４は、１１０度〜１
２０度程度に加熱してあり、そのローラで加熱されるラ
ミネートフィルムに接触するとほぼ同時に熱風ブロー手
段６から熱風で抵抗発熱体１の表面温度を１３５度〜１
４５度に加熱させる（図４参照）。

【００２１】ラミネート工程中では抵抗発熱体１を構成
する長尺単体１１とラミネートフィルムとの間に巻き込
まれる空気は下流側（後端側）に徐々圧送されて後方端
から排出され、図５に示すように抵抗発熱体１の他端側
（後端側）は剥離紙５１でラミネートされない。これに
よって絶縁樹脂層（内層）２、２の施層が完了する。

【００２２】次ぎに、剥離紙５１を剥離させた後、一端
側（前端側）と同様に他端側（後端側）を結線し（図６
参照）、更にその端末部２１を一端側である前端側と同
様に包皮部４１で包皮し、熱風をブローせずに抵抗発熱
体１を一端側からラミネート機Ｂに通しつつ後端部の包
皮部４１では包皮されない剥離紙張り付け代である抵抗
発熱体１部分だけを、絶縁樹脂層（内層）２の時と同様
に絶縁樹脂層（内層）２が抵抗発熱体１に接触するとほ
ぼ同時に熱風ブロー手段６から熱風で表面温度、１３５
度〜１４５度に加熱させて、絶縁樹脂層（内外層）２、
２を一緒に施層する（図７参照）。

【００２３】また、面状発熱体Ａからの端子１００の取
出しは、図３に示すように端子１００となるステンレス
鋼やバネ鋼を絶縁樹脂層２、２から外部に突設し、その
突設するステンレス鋼部分やバネ鋼部分と電気コード２
００との結線部３００を含んで絶縁樹脂層２、２の端部
域と電気コード２００の先端域とに亘って樹脂材４００
を一体成形して前記端子１００となるバネ鋼部分及び前
記結線部３００をその樹脂材４００に水密状に埋設して
いる。

【００２４】尚、請求項１、２においては、図示しない
が予め薄肉なテープ状の長尺単体複数体を並列し且つ両
端部共に結線して平面視細長状の抵抗発熱体を製作して
おくと共に両端末部を包皮部で包皮し、その状態で絶縁
樹脂内外層を施層することを包含するものである。この
場合には、勿論絶縁樹脂内層を施層する時にはラミネー
トフィルムと接触するとほぼ同時に熱風ブロー手段から
熱風で抵抗発熱体の表面温度を１３５度〜１４５度に加
熱させる。

【００２５】製造された本実施の形態の面状発熱体Ａ
は、３０００ｍｍ〜４０００ｍｍ程度と非常に長尺であ
りながら、自然冷却後にも波打ち現象が全く生じない平
面度を維持するものであった。また、製造した面状発熱
体Ａ６体を直列に接続し、１００ボルトの電圧を印加し
た処、通電を開始してから３０秒で外気温プラス３０度
程度まで発熱する、いわゆる即熱性があることも解っ
た。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上のように波打ち現象が生じ
ない実使用に最適な長尺、広面積の面状発熱体を製造す
ることができた。この面状発熱体は、床下地材や天井下
地材等の面にフィットし、上部に載設される床仕上材や
化粧材の重みを受けて抵抗発熱体が断線するようなアク
シデントがない、即熱性に優れた長期信頼性の高い面状
発熱体となるし、発熱ムラを起こすこともなく、所定面
積全域を効率的の加温できる等様々な面で優れた特長を
発揮する。しかも、ガイドで案内する方法を採用してい
ることから、長尺単体がラミネート時に捩じれるような
こともなくなり、蛇行状に打抜いたステンレス箔の上下
に絶縁性の樹脂フィルムを加圧及び加熱して一体化する
先行技術のように加圧及び加熱の製造工程中にヒーター
パターンが動いたり、捩じれ、折れ曲がり等が生じるこ
ともなく、手間を掛けることもなくなり、製造コストが
大幅に低減し、低廉下で提供することができる。その
上、バネ鋼の場合には展延性を有するため、載設時にお
いてもローラ状に丸めて施工現場に搬入された面状発熱
体を転がせば復元力で自ずと平坦状に結線可能となり、
施工性が非常に良いものであるし、箔を抵抗発熱体にし
た場合のように折り畳むことによって生じる皺等が載設
時に残置され、それが原因となって載設対象物である下
地材等にフィットしなくなったり、上方に載設される床
仕上材等の重みを受けて断線するよう虞れもなくなり、
安全でもある。また、量産品である１００ミクロン厚の
ラミネートフィルムを有効利用しており、より低廉下で
の製造が可能となり、商品単価を更に安く抑えることが
可能であるし、家庭電化製品であるヒーターマットの規
約である５００ミクロン以下に合致する面状発熱体を提
供できる。しかも、絶縁樹脂内層を抵抗発熱体にラミネ
ートする時には、抵抗発熱体の後端部側は遊端にした場
合には、後端部側の長尺単体を予め結線している場合の
ように熱膨張で端末部分が上方向や下方向に変形する虞
れを無くすことができるし、抵抗発熱体の後端部側を剥
離紙で包皮している場合には、絶縁樹脂内層と絶縁樹脂
外層とのラミネート加工時の２度による空気抜きで絶縁
樹脂内層と抵抗発熱体との間の特に後端側に残留し易い
空気を確実に排除し、耐久性を更に高揚できる。その
上、抵抗発熱体の蛇行状のその端末部各々を密封状に包
皮し、該包皮部を、端末部を挟んで樹脂製帯板を上下か
ら粘着して前記抵抗発熱体の長さ延長方向に上下の樹脂
製帯板同士が直接する粘着する粘着部を残置する態様と
した場合には、発熱時の抵抗発熱体の伸長吸収機能を具
備させることが可能になり、先行技術のように二次加工
（断面コ字状の絶縁枠での被覆）が全く不要であり、製
造コストの低減化と共に製造作業を一層楽にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本製造方法で製造した面状発熱体の斜視図で一
部切欠し且つ中間省略して示す。

【図２】図１の（Ａ）−（Ａ）線拡大断面図で中間省略
して示す。

【図３】図１の（Ｂ）−（Ｂ）線拡大断面図。

【図４】絶縁樹脂内層をラミネートしている状態を示す
側面断面図。

【図５】抵抗発熱体の後端部の絶縁樹脂内層部分を示す
部分拡大断面図。

【図６】抵抗発熱体の後端部を示す拡大斜視図で、剥離
紙を剥離し且つ端末部を結線している状態を示す。

【図７】絶縁樹脂外層をラミネートしている状態を示す
側面断面図。

【符号の説明】

Ａ：面状発熱体 １１：長
尺単体 １：抵抗発熱体 Ｂ：ラ
ミネート機 ４：加圧・加熱ローラ ４１：包
皮部 ２１：端末部 ４１ｃ：粘
着部 ｂ１：搬送用テーブル ｂ３：ガ
イド ２：絶縁樹脂層（内層） ２：絶
縁樹脂層（外層） ６：熱風ブロー手段 ５１：剥
離紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA15 AA20 BA08 BA13 BA18 BB08 BB13 BC03 BC16 BC25 CA02 CA17 CA29 CA32 HA04 HA10 JA01 JA09 3K058 BA18 DA04 GA06 3K092 PP05 PP20 QA05 QB02 QB31 QB49 QC02 QC20 RF02 RF26 TT27 VV33 VV40

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステンレス鋼またはバネ鋼からなる薄肉
   なテープ状の長尺単体複数体を並列し且つ端部を結線し
   て平面視細長状の抵抗発熱体を製作し、加圧・加熱ロー
   ラで上下からその抵抗発熱体にラミネートフィルムをラ
   ミネートするに際し、加圧・加熱ローラで加圧・加熱さ
   れるラミネートフィルムに接触する時の抵抗発熱体の温
   度をラミネートフィルムの温度よりも高い所定の温度に
   設定することを特徴とする面状発熱体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記ラミネートフィルムの温度を１１０
   度〜１２０度、抵抗発熱体の温度を１３５度〜１４５度
   にしていることを特徴とする請求項２記載の面状発熱体
   の製造方法。
3. 【請求項３】 厚みを１００ミクロン〜２００ミクロン
   程度とするステンレス鋼またはバネ鋼からなる薄肉なテ
   ープ状の長尺単体複数体を並列し且つ一端側の端部を結
   線して平面視細長状の抵抗発熱体を製作し、該抵抗発熱
   体の前記一端側のその端末部を密封状に包皮し、該包皮
   部を、その端末部を挟んで樹脂製帯板を上下から粘着し
   て前記抵抗発熱体の長さ延長方向に上下の樹脂製帯板同
   士が直接粘着する粘着部を残置する態様とし、加圧・加
   熱ローラ方式のラミネート機から押し出すことになる前
   記包皮部側とは逆側の抵抗発熱体他端側を剥離紙で包皮
   し、該抵抗発熱体の温度を１３５度〜１４５度に加熱し
   た状態でラミネート機の搬送用テーブルに長尺単体の間
   隔をおいて設けられているガイドを案内にして一端側で
   ある包皮部側から前進させて１１０度〜１２０度に加熱
   された１００ミクロン厚のラミネートフィルムを上下か
   らラミネートして絶縁樹脂内層を施層し、剥離紙を剥が
   した後、抵抗発熱体のその後端側の端部を結線してその
   端末部を前記包皮部で包皮し、再び抵抗発熱体をその前
   端部側から前進させて１１０度〜１２０度に加熱された
   １００ミクロン厚のラミネートフィルムを上下からラミ
   ネートすると共に外部に露呈する抵抗発熱体部分の後端
   部側を、１３５度〜１４５度に加熱した状態でラミネー
   トフィルムの上下からラミネートを継続して絶縁樹脂外
   層を施層することを特徴とする面状発熱体の製造方法。
4. 【請求項４】 抵抗発熱体は、熱風ブロー手段からの熱
   風の送気でラミネートフィルムに接触するとほぼ同時に
   加熱されるものであることを特徴とする請求項１〜３い
   ずれか１項記載の面状発熱体の製造方法。