JP2002501292A

JP2002501292A - 電気加熱デバイス

Info

Publication number: JP2002501292A
Application number: JP2000528135A
Authority: JP
Inventors: ロクテフ，イリーナ; パピロフ，イゴール
Original assignee: セラミテック，インコーポレイテッド
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1999-01-06
Publication date: 2002-01-15
Also published as: IL137191A0; CA2317566A1; WO1999035888A1; EP1046320A1; US6353707B1; AU2451799A

Abstract

(57)【要約】電気加熱デバイスは、フレキシブルな抵抗体リボンと、抵抗体リボンに所定の間隔で付着した複数の電気伝導性の部分と、抵抗体リボンと結合され、抵抗体リボンへの電源接続を可能にするためのコネクタ接触部とを含む。抵抗体リボンは高インピーダンスを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は、一般に電気加熱素子の分野に関する。特に、本発明は、住宅及び非
住宅の構内暖房に使用される電気加熱素子に関し、具体的には構造パネル、壁及
び床などの構成品、あるいは産業用又は農業用施設を介したものである。

【０００２】（背景技術）薄い金属コーティングを抵抗体リボンに施すことに基づく周知の加熱素子は、
米国特許第４，８３９，５００号明細書に開示されている。該薄い金属コーティ
ングは、タングステン、タンタル、モリブデン、チタンや白金などの数種類の異
なる金属で作ることができる。該コーティングは以下に示す化学的方法によって
形成することができる。即ち、気相成長法、スパッタ法、気相成長法（米国特許
第５，３３１，１３４号）などである。多数の特許が薄い金属コーティング、例
えば酸化スズコーティング（米国特許第４，８８９，９７４号、同第５，３０４
，７８３号、同第５，６１６，２６６号）の製造における金属酸化物の使用を開
示している。

【０００３】米国特許第５，０６８，５１７号明細書に記載されているように、周知の他の
タイプの加熱素子がフィルム印刷技術を用いて作られている。該加熱素子は銀−
パラジウム合金（ＡｇＰｄ）あるいは銀−パラジウム合金（ＡｇＰｄ）と、ルテ
ニウム酸化物（ＲｕＯ₂）との混合物に基づいている。該カバー層は１０ｍｋｍの厚みを有する。そのタイプの加熱素子は相対的に小さな寸法を有する。上記特
許明細書によれば、該加熱素子は長さが２７０ｍｍで幅が１５から２５ｍｍであ
る。

【０００４】暖房装置におけるこのような加熱素子の実際の使用においては多数の問題に遭
遇する。薄いコーティングを施すには、特別繊細な化学的技術の使用が必要であ
る。素子の表面全体にわたる平坦なコーティングを施すことが特に問題であるこ
とが知られている。さらに、このような薄いコーティングは寿命が短い。また、
該コーティングは高価な金属からできている。加えて、製造されたヒータはその
サイズ及び出力に限界がある。

【０００５】米国特許第４，７９７，５３７号、同第４，８８９，９７３号、ＥＰ０２２
７６２４Ａ１；ＥＰ０１７５６６２Ａ１に開示されているように、周知の
他のタイプの加熱デバイスは、金属箔で作られた加熱素子に基づいている。これ
らの全ての特許は、エッチングあるいは打ち抜きによって製造された金属箔に基
づく加熱素子を開示している。該エッチング法は、限られたサイズの加熱素子の
製造のみに適用することができる。このような素子を利用したヒータは、概して
限られた場所での局所的な暖房に適用できる。これらのヒータは、比較的小さく
限られたスペース内で、限られた温度範囲を生成するのに良い結果が得られる。
エッチングステップの後、エッチング試薬が洗い落とされないと、該金属はもろ
く破壊しやすいままで、加熱素子の寿命が限られてしまう。打ち抜き法を用いて
作られた素子は、同様にサイズが限定され、かつ小容量ヒータのみに使用するこ
とができる。どちらの方法も加熱物質に対してコストがかかる。

【０００６】周知の他のタイプのヒータは、高伝導物質、即ちアルミニウムで作られた箔を
利用する（ＷＯ９６０３０１３Ａ１、ＷＯ０５／２２２３６、米国特許第
４，５７４，１８６号）。アルミニウムの電気抵抗は、４０から５０の要因によ
り抵抗体合金のそれよりも低い。それゆえ、該箔の厚みはより小さく（ミクロン
単位）、該箔は寿命が短い。

【０００７】使われる技術に関わらず、加熱素子を強くする方法（米国特許第４，６５０，
９６０号）、加熱素子を補強するための方法（米国特許第４，３６３，９４７号
）等、多くが特許されている。後者の特許では、補強素子を半田付けすることに
より加熱素子（米国特許第４，０２５，８６３号）を強くするための技術を提案
している。しかし、問題は、融点が１８０℃である鉛−スズ−アンチモン合金の
箔の使用が問題の方法のために提案されていることである。また環境汚染物にな
る鉛はとても高価である。

【０００８】上述した全ての加熱デバイスは、実用上の範囲及びサイズ、形状に限度がある
。さらに、従来の加熱デバイスは、製造が複雑で、希少かつ高価な物質を必要と
する。他の問題は、それらの寿命が限られているということである。

【０００９】従って、本発明の目的は、より広い効果的な加熱表面（あるいは特に形状及び
サイズが限定されない）を有し、寿命が長い、より融通のきく２次元、３次元の
加熱素子の製造を可能にすることである。これら全ての目的は、提案された新し
い電気加熱素子を用いることで達成することができ、電機加熱を確実にするため
の異なる構造のパネル及び物質を組み込むことを意図することが出来る。

【００１０】（発明の開示）本発明による電気加熱デバイスは、抵抗体リボンと、該抵抗体リボンに所定間
隔で付着させた複数の電気伝導性コーティングの部分と、該抵抗体リボンに結合
され、該抵抗体リボンへの電源の接続を可能にするコネクタ接触部とを含む。そ
の薄さのため、該リボンは当然フレキシブルである。

【００１１】好適には、上記フレキシブルな抵抗体リボンは高インピーダンスを有する。ま
た該フレキシブルな抵抗体リボンは幅を有し、電気導電性コーティングの部分の
それぞれは、少なくとも該幅を横切る上記フレキシブルな抵抗体リボンと同じ広
さである。一般に、該リボンの長さ方向に沿って互いに離隔している電気導電性
コーティングの部分は、それぞれ該リボンの幅より大きな長さを有していること
が熟慮される。従って、上記フレキシブルな抵抗体リボンは、電気伝導性コーテ
ィングの部分のみに位置する折り曲げ部位で自身の上に折り返され、フレキシブ
ルな抵抗体リボンが全ての電気伝導性コーティングの部分による折り曲げ部位で
機械的に補強され、かつ電流が電気伝導性コーティングの部分を介して折り曲げ
部位を横切って分流されることによって折り曲げ部位における過熱が除去される
。

【００１２】上記離隔されたコーティング部分の電気伝導性コーティングは、通常、抵抗体
リボンに施される電気伝導性コーティングからなる一層である。本発明によるコ
ーティング部分は、所定間隔または距離で互いに離隔されている。これらの間隔
または距離は、予め選択された基板のサイズ及び形状に適合するように、予期さ
れたリボンの使用、特に、該リボンの折り曲げの予期された配置によって決定さ
れる。

【００１３】抵抗体リボンのインピーダンスは望ましくは式Ｒ１／Ｒ２＞２に従う。ここで
Ｒ１は、フレキシブルな抵抗体リボンのインピーダンスであり、Ｒ２は電気伝導
性コーティングのインピーダンスである。

【００１４】加熱デバイスは定格動作電流Ｉ_element を有し、電気伝導性コーティングは最大許容電流Ｉ_max を有し、定格動作電流Ｉ_element と前記最大許容電流Ｉ_ma _x との比は、Ｉ_element ／Ｉ_max ＜１／２に従う。

【００１５】本発明の他の特徴によれば、加熱素子は基板、例えば、フレキシブルな抵抗体
リボンが付着される平坦な基体をさらに含む。該基体は、硬質またはフレキシブ
ルで、リノリウム、ＰＶＣ、プラスチック、繊維ガラス、セラミックタイル等に
限定されることなく、様々な耐火物質で作ることができる。そして加熱デバイス
は、建築物の床、壁や天井パネルへの組み込みに適している。

【００１６】複数の電気絶縁性層は、有利には、フレキシブルな抵抗体リボンを挟み込むよ
うに基体へ付着される。抵抗体リボンはそれ自身の上に折り返されて、例えば、
蛇行した形態を形成し、加熱デバイスの様々な構成品の熱膨張差を吸収するよう
に、両面粘着テープの細長片が電気導電性の層及び上記リボンへ多数の離隔した
部位で付着される。

【００１７】加熱デバイスの特定の形態においては、プレートが基体に平行に接続されてい
る。フレキシブルな抵抗体リボンは、該プレートと基体との間において、該プレ
ートの背面に設けられている。この場合、加熱デバイスは基体に付着された電気
絶縁性の層を含み、フレキシブルな抵抗体リボンは基体と該電気絶縁性層との間
に配置される。

【００１８】加熱デバイスの別の形態においては、電気絶縁性の第１の層が基体の背面に付
着されている。また、フレキシブルな抵抗体リボンが該電気絶縁性の第１の層上
に設けられていると共に、電気絶縁性の第２の層がフレキシブルな抵抗体リボン
及び電気絶縁性の第１の層を覆うように位置している。金属ケーシングは、電気
絶縁性の第２の層及び基体に取り付けられている。絶縁性の補足的な層が電気絶
縁性の第２の層と金属ケーシングとの間に挿入されていてもよい。さらに、金属
ケーシングは、該金属ケーシングの電源への接続を実施可能にするためのコネク
タを組み込んでもよい。その場合には、金属ケーシングとコネクタ手段とは、シ
ームレスな一体型本体を含む。前記金属ケーシングが放熱器を組み込んで入いる
ところでは、前記金属ケーシング及び前記放熱器はシームレスな一体型本体を含
んでいる。

【００１９】加熱デバイスの他の変形形態においては、基体はフレキシブルな電気絶縁性層
を含む。該フレキシブルな電気絶縁性層は、プラスチックフィルムまたはゴムシ
ートから選択される。

【００２０】さらに、加熱デバイスの他の変形形態においては、該加熱デバイスは一本のホ
ースを含み、フレキシブルな抵抗体リボン及び電気伝導性コーティングの部分が
該ホースの内側に配置される。該ホースは好適には熱収縮プラスチック箔からな
り、外側に電気伝導性コーティングの部分の位置に、折り曲げ部位を示す印が設
けられている。

【００２１】本発明によれば、電気加熱デバイスを製造するための方法は、サンドイッチ状
の組立品が接続された基体を利用する。該サンドイッチ状組立品は、電気絶縁性
の第１の層、電気絶縁性の第２の層及びそれらの間に配置された抵抗体リボンを
含み、サンドイッチ状組立品は基体に対向した背面を有する。本発明の方法によ
れば、薄い電気伝導性の層が基体の側縁及びサンドイッチ状の組立品の背面に施
される。その後、基体はサンドイッチ状の組立品及び電気伝導性の層と共に電気
メッキされて基体及びサンドイッチ状の組立品に取り付けられたシームレスな金
属ケーシングを生成する。

【００２２】サンドイッチ状の組立品が取り付けられた状態の基体は、電気絶縁性の第１の
層を基体の一面に設け、抵抗体リボンを電気絶縁性の第１の層に付着させ、電気
絶縁性の第２の層を抵抗体リボンを覆うように電気絶縁性の第１の層へ付着させ
ることによって製造することができる。

【００２３】本発明の他の特徴によれば、該製造方法は、電気絶縁性の第２の層の背面表面
上に防水層を備え付けるステップをさらに含む。この場合、防水層はサンドイッ
チ状組立品の一部であり、サンドイッチ状の組立品の背面は該耐火性層の表面で
ある。次に薄い導電層が防水層の表面に付着される。

【００２４】該製造方法は、急速溶融で防水性の物質の厚い層を、抵抗体リボンへの電力ケ
ーブルの所望の接続部位でサンドイッチ状の組立品上に施すステップと、該厚い
層を所望のコネクタボックスの形状に成形するステップとをさらに含む。この場
合、薄い電気伝導性の層が該成形された急速溶融で防水性の物質の厚い層に対し
て施され、耐火性物質及び該成形された層はまたシームレスな金属ケーシングが
コネクタボックスを組み込むように電気メッキされる。次のステップで金属ケー
シングが加熱されて、金属ケーシングから急速溶融物質が溶質して、コネクタボ
ックスを形成する。

【００２５】抵抗体リボンの電気絶縁性の第１の層への付着は、抵抗体リボンの折り曲げ部
位での折り曲げを含み、抵抗体リボンは、離隔した、折り曲げ部位に位置する電
気伝導性補強コーティングの部分を備え、抵抗体リボンを折り曲げることは、該
折り曲げ部位で該コーティングの部分を折り曲げることを含む。

【００２６】本発明による建築物構造を暖房する方法は、電気絶縁性物質及び建築パネルに
実装されたフレキシブルな抵抗体リボンを設けることと、パネルを建築物構造に
実装することと、フレキシブルな抵抗体リボンに電源を印加してパネル及び建築
物構造を加熱することとからなる。該方法は、フレキシブルな抵抗体リボンを電
気絶縁性物質及びパネルに実装することを含む。該パネルは壁パネルあるいは床
パネルである。

【００２７】本発明による電気加熱デバイスは、高電気インピーダンスを有し、絶縁性物質
上に設けられた第１面と、直接加熱のための基板上に設けられた第２面とを含む
フレキシブルな抵抗体リボンを含む。該基板は、セラミック、フレキシブルまた
は硬質なプラスチック、皮あるいは織布である。該リボンの第２面は、基板の周
囲に包まれており、また該基板に溶接され、該基板にモールドされ、あるいは該
基板に接着されている。

【００２８】本発明による加熱デバイスは、より大きく効果的な加熱表面を有するより融通
のきく２次元及び３次元のヒータの製造を容易にする。該加熱デバイスは、形状
及びサイズを事実上限定しないヒータの製造を可能にする。また、寿命が抵抗体
リボンを組み込んだ従来の加熱デバイス以上に増加する。

【００２９】本発明による加熱素子及び特に抵抗体リボンは、より安い物質、例えば、経済
的な合金金属で作られた箔で作ることができる。

【００３０】本発明による加熱デバイスは、オートメーションにより容易に製造することが
できる。該加熱デバイスは、融通のきく、確かな、コスト的に有効なものである
。

【００３１】本発明による離隔した電気伝導性コーティング部分及び外部金属ケーシングを
有するセラミック基体を有する抵抗性リボンを組み込んだ加熱デバイスは、機械
的強度の向上、耐火性及び耐水性を特徴とする。

【００３２】本発明は、革新的で、それらの適用のための要求に応じることができる技術的
解決をもたらす。該技術的解決は、本願で説明したように工業生産に適しており
、筋の通った発明を構成している。

【００３３】本発明の利点は、以下の詳細な説明及び添付図面によって理解されよう。

【００３４】（発明を実施するための最良の形態）図１は、薄い金属抵抗体箔からなるフレキシブル抵抗体リボン２１を含む細長
い電気加熱素子２０を示す。このフレキシブル抵抗体リボン２１は、所定間隔で
上記リボン２１に設けられた電気伝導性コーティング物質の部分２２を備えてい
る。このようなコーティング部２２は、加熱デバイスの組立てのためにリボン２
１が折り曲げられる部分に位置している。

【００３５】コーティング部２２は、そのような折り曲げ部において重ね合わせられても破
壊あるいは過熱することなく、加熱素子２０の折曲げを可能にする。従って、コ
ーティング部２２は、二つの機能を同時に実行する。一つは、部分２２は、可塑
性、曲げ性及び可撓性を向上させると共に、抵抗体リボン２１を補強する。もう
一つは、コーティング部２２は、抵抗体リボン２１の重複する層を通して電流を
分流させ、上記折り曲げ部分での局所的な過熱を除去する。このような過熱は、
リボン２１の折り曲げ部分の間に電気導電性が無いとき、例えば、リボン２１が
薄い非導電性酸化物の層あるいは絶縁体で被覆されているときに発生する。これ
は細長片状発熱体を用いた一般的な方法である。

【００３６】素子２０の長さに沿った所定位置で折り曲げられる性質は、サイズにかかわら
ず、加熱素子のとても複雑な形状を可能にする。

【００３７】電気導電性コーティング部２２は、とても薄い第一の電気導電性物質のコーテ
ィング（図示せず）と同様に、銅、銀、金やプラチナなどの様々な異なる金属で
形成することができる。またコーティング部２２は電気化学メッキ法によって形
成することができる。この方法を用いた場合、部分２２のコーティングは、リボ
ン２１の両面に施され、加熱素子２０全体の信頼性が向上する。

【００３８】各電気導電性コーティング部２２は、リボン２１の幅Ｗと同じかそれ以上の長
さＬを有する。図１に示すように、コーティング部２２は横方向においてリボン
２１と同じ広さを有し、即ち、部分２２は、リボン２１と同じ幅Ｗを有する。素
子２０の最大許容電流は抵抗体２１の公称電流以上であると共に、電気導電性コ
ーティング部２２のインピーダンスは、抵抗体リボン２１のそれよりも実質的に
低い。抵抗体リボン２１の電気インピーダンスをＲ１、コーティング部２２の電
気インピーダンスをＲ２とするとき、それらのインピーダンスの比Ｒ１／Ｒ２は
２より大きい。加えて、比Ｉ_element ／Ｉ_max ｃｏｖｅｒは１／２以下であ
る。ここで、Ｉ_element は加熱素子２０の定格電流であり、Ｉ_max ｃｏｖｅｒ
はコーティング部２２の最大許容電流である。

【００３９】加熱素子２０は、家庭用暖房装置の中で中心的な部品であり、床又は壁パネル
に組み込まれるように設計され、室内空気を暖めるのに使用される。図２と図３
にこのようなパネルの一つを示す。該パネルは、例えばセラミックタイルからな
る硬質で平坦な基体２３と、電気絶縁性の層２４及び２５で被覆された背面とを
を含む。加熱素子２０は、加熱素子２０の折り曲げ部分が正確に電気導電性コー
ティング部分２２の範囲内に含まれるように、電気絶縁性層２４及び２５の間に
挟まれている。

【００４０】なお基体２３は、プラスチック、リノリウム、繊維ガラスなどの柔軟な材料か
らなっていても良い。好適には、基体２３の材質は、耐火性又は耐水性である。

【００４１】図２に示すように、加熱素子２０は、両面粘着テープからなる細長片２６の部
分で電気絶縁性層２５（及び層２４）に定着されている。各細長片あるいはテー
プ２６は、複数箇所で、加熱素子２０の折り曲げ部を横切って層２４、２５間に
配置されている。細長片あるいはテープ２６は、耐熱接着剤を含む耐熱性物質か
らなり、図２、３の加熱パネルの種々の構成要素の熱膨張率の差を補正するよう
に働く。

【００４２】さらに図２に示すように、加熱素子２０は、ケーブル２８に流れる電流の電源
に接続された端子２７ａ及び２７ｂを有する。端子２７ａ及び２７ｂは、それぞ
れコーティング部２２ａ又は２２ｂで機能的又は導電的にリボン２１に接続され
ている。符号２９で示すように、電気導電性コーティング部２２は、互いに隣接
する抵抗体リボン２１の２つの折り曲げ部の配置が可能なように十分に長くてよ
く、それにより図２に示すように、加熱素子２０の組立品は容易に蛇行した形態
となる。

【００４３】硬質プラスチックもまた基体２３の製造に用いられ、高分子材料は構造又は支
持材料及び電気絶縁体として作用する。加熱デバイスの変形実施例では、加熱素
子２０は、プラスチック又は高分子基体の層の間に挟まれている。この変形例に
よると、図３の絶縁性層２４及び２５もまたプラスチックからなり、かつそれら
は同じプラスチック基体の一部と見ることができる。断熱材１９の層は、該プラ
スチック基体の一面上に配置することができる。他の適当な材料としては、皮や
繊維がある。

【００４４】図４及び５は、離隔した電気導電性コーティングの部分を有する抵抗体リボン
３１を有する加熱素子３０を組み込んだ加熱デバイスの他の実施の形態を示す。
図４及び５に示すように、加熱素子３０は、例えば断面矩形のプラスチックの箱
で造られ、中空ダクトを形成するように接合された硬質な基体３３に取付けられ
ている。加熱素子３１は、箱形基体３３の前面プレート３２の背面に設けられて
いる。このプレート３２は、放熱面として働き、かつその背面側は電気絶縁性層
３５で被覆されている。図４及び５の加熱デバイスは、加熱素子３０の各折り曲
げ部分３４が電気導電性コーティングの部分の範囲内にあるように組み立てられ
る。プラスチックの箱形の基体３３の絶縁層３５と背面プレート３７との間のス
ペースは、空の状態（例えば気泡）にしておくか、あるいは、断熱物質３６を充
填しておくことができる。この場合、通気が可能なように通気孔（図示せず）を
箱形基体３３の背面プレート３７に備えることができる。貝殻形又は箱形の基体
３３の背面に気泡を用いたこの加熱素子の実施の形態は、組込式壁暖房のような
壁パネルに用いることができる。また断熱層３６を備えた場合には、電気加熱素
子は床又は壁パネルに組み込むのに適している。これらの加熱デバイスは、着氷
防止目的の道路面下と同様に、住宅内のあらゆる固定面の下に設置することがで
きる。

【００４５】加熱素子２０あるいは３０のための基体又は支持体は、あらゆる３次元形状を
とることができる。また、該基体又は支持体は、プラスチックフィルムあるいは
ゴムシート間に加熱素子２０又は３０をはさんだ状態で柔軟性を有していても良
い。

【００４６】加熱素子２０は、他の種類の加熱デバイス、例えば図６に示すような細長い加
熱細片に組み込むこともできる。この場合、加熱素子２０と同様のあるいは同一
の抵抗性加熱素子４０が２つの電気絶縁性層４４と４５の間に挟み込まれている
。そしてこのような多層組立体が耐水性及び耐火性物質からなるフレキシブルホ
ース４７に組み付けられている。該ホース４７に最も適した物質は、絶縁性層４
４と４５および抵抗性素子４０上にぴったり合う熱収縮プラスチックである。該
ホース４７の外表面に沿って、抵抗性加熱素子４０の電気導電性コーティングの
離隔した部分の配置を示す特別な印４８が設けられている。加熱素子４０は、こ
れらの配置のみで折り曲げることができる。偶発的な損傷に対する特別な伸長強
度及び防護力を、熱収縮プラスチックホース４７の下の高強度防弾物質４９から
なる任意の層によって備えることができる。

【００４７】図７は上述した加熱素子に基づく電気加熱デバイスを示し、セラミックタイル
、フレキシブル又は硬質なプラスチックあるいは他の耐火性又は防火性物質から
なる基体５３を特徴とする。離隔した電気導電性コーティング（図示せず）の部
分を備えた抵抗性リボン５１からなる加熱素子５０は第１の電気絶縁性層５４と
第２の電気絶縁性層５５との間に挟まれて、基体５３の背面に設けられている。
金属ケーシング５６は、第２の絶縁性層５５および基体５３の側端部に堅固に固
定され、耐水性及び耐火性は勿論、組立品全体に対する構造上の強化をもたらす
ように働く。

【００４８】図７の加熱デバイスの背面からの熱流を低減するには、図８に示すように、第
２の電気絶縁性層５５と該ケーシング５６との間に備えられた断熱層５７を特徴
とすることもできる。

【００４９】図９は、背面にサンドイッチ状の組立品６２を有するセラミック又は高分子基
体６３からなる電気加熱デバイスを示す。該サンドイッチ状組立品６２は、第１
の電気絶縁性層６４と第２の電気絶縁層６５とを含み、これらの間に多数の折り
曲げられた電気加熱素子６０が配置されている。上述した他の実施の形態に対し
て、この加熱素子６０は、構造的補強及び電流の分流目的のための電気導電性コ
ーティングを所定間隔で備えた折り曲げられた抵抗性リボン６１を含む。金属ケ
ーシング６６はサンドイッチ状組立品６２の背面に取付けられていると共に、該
サンドイッチ状組立品及び基体６３の側面に取付けられている。該ケーシング６
６には、電源ケーブル６８のためのコネクタボックス６７が一体に形成されてい
る。電源ケーブル６８は、コネクタボックス６７内の電気絶縁性層６５の下にお
いて、抵抗性リボン６１に接続された銅箔端子６９を介して加熱素子６０に接続
されている。

【００５０】図１０に示すように、図９の電気加熱デバイスは、金属ケーシング６６が加熱
素子を内包したタイル又はパネルから加熱素子を備えていない隣接する通常のタ
イル又はパネルへの伝熱を高めるように設計された一体型金属放熱器７２を備え
るように一部変更することができる。この加熱デバイスの変形は、同じ床面積を
加熱するのに必要な加熱パネルの数の削減を可能にする。

【００５１】図１１は、図３、７、８及び９のデバイスと同様の電気加熱デバイスを示し、
さらに床又は壁パネルの形態をとった電気加熱デバイスの製造方法を示す。図１
１の加熱デバイスは、セラミック又は高分子材料からなる硬質の基体７３を含む
。離隔した電気導電性コーティング（図示せず）の部分を備えた抵抗性リボン７
１からなる加熱素子７０は、第１の電気絶縁性層７４と第２の電気絶縁層７５と
の間に挟まれ、かつ基体７３の背面に設けられている。シームレス金属ケーシン
グ７６は、第２の絶縁性層７５及び硬質基体７３の側端とに堅固に固定されて、
耐水性及び耐火性は勿論、組立品全体に対する構造的補強をもたらすように働く
。該ケーシング７６は、電気メッキ技術によって該組立品に設けられる。より具
体的には、薄い電気導電性層７７が硬質基体７３の側端及び絶縁性層７４及び７
５と加熱素子７０とを含む多層サンドイッチ状構造７８の背面とに設けられてい
る。そして、ケーシング７６が基体７３に堅固に取付けられた亜鉛メッキ金属層
として形成されるように、基体７３、サンドイッチ状組立品７８及び電気導電性
層７７を含む組立品全体が、電気メッキ槽の中に浸されて陰極に接続される。側
端コーティングの電気導電性のため、ケーシング７６は硬質基体を含む多層組立
品全体に対する密閉した防護をもたらす。

【００５２】断熱性の特別な層が、例えば図８の層５７、電気絶縁層５５と金属ケーシング
５６との間に備えられた場合、断熱層５７の背面は耐水性コーティング（図示せ
ず）で被覆される。シームレス金属ケーシング５６が基体５３に堅固に取付けら
れる亜鉛メッキ金属層として形成される状態で、基体５３の側端及び耐水性コー
ティングは、電解槽の中で電気導電性層で被覆され陰極と接続される。

【００５３】図１１を参照して上述した電気メッキ法は、シームレス金属ケーシング６６へ
のコネクタボックス６７（図９）の一体化を可能にする。この方法では、銅端子
６９、電源ケーブル６８、及びシーリング壁又は隔壁８２は、急速溶融の、耐水
性物質のワックスの特別に厚い層で一緒に被覆され、所望の形状のコネクタボッ
クス６７が形成される。基体６３の側端、急速溶融の耐水性物質で形成された表
面及び電気絶縁性層６５の背面は、電気導電性コーティング（例えば層７７）の
層で被覆され、電源ケーブル６８のためのコネクタボックス６７を組み込んだシ
ームレス金属ケーシング６６を形成する亜鉛メッキ金属層と共に、電解槽の中に
浸される。そして最後に急速溶融物質はコネクタボックス６７からケーブル穴７
９を通って溶融する。

【００５４】上述した特徴及び特性のため、電気加熱素子２０、３０、４０、５０、６０、
７０は、機械的ダメージ、破損あるいは折り曲げ部での過熱の危険なしに折り曲
げることができ、これによって、機械的強度及び折り曲げ箇所での過熱の絶対的
排除と相まって、形状及びサイズに限定されない広い加熱表面で２次元又は３次
元暖房設備の組立に利用することができる。

【００５５】図１２に示すように、水のような流体の温度を増減するための装置は、蛇行し
た形態でホース、パイプあるいは他の導管形の基板あるいは基体８３の周囲を部
分的に装う細長い加熱素子８０を含む。さらに、加熱素子８０は、基板あるいは
基体８３へ溶接、モールド又は接着することができる。加熱素子８０は所定間隔
で電気導電性コーティングのセクション８４が設けられた抵抗体リボン８１を含
む。

【００５６】図１３は、水のような流体の温度を増減するための他の装置を示す。離隔した
電気導電性コーティングの部分を有する抵抗性リボン９１の形をとった細長い加
熱素子９０は、該リボンが折り曲げられて縦長方向セグメント９４と周囲の短い
セグメント９５とからなる蛇行パターンを形成する。加熱素子９０は、モールデ
ィング、溶接又は接着によってホース、パイプあるいは他の導管形基板又は基体
９３に取付けられる。

【００５７】ポリマーフィルム又はゴムシートのようなフレキシブルな電気絶縁性物質の加
熱素子基体又は基板を造ることがまた可能である。折り曲げられた抵抗性リボン
形加熱素子は、加熱素子の折り曲げ部分が電気導電性コーティングの部分以内と
なるようにこのようなシートの層に挟まれる。

【００５８】基体又は基板２３、３３、５３、６３、７３、８３及び９３は、それぞれの加
熱デバイスの耐水性及び耐火性を機械的に補強し向上させる。断熱材からなる特
別な層５７（図８）が絶縁性層５５と金属ケーシング５６との間に挟まれたとこ
ろにおいて、加熱デバイスの非放熱側からの熱損失が低減される。

【００５９】抵抗性リボン２１、３１、５１、６１、７１、８１及び９１は、数種の合金、
高電気インピーダンスを有する薄いリボンの製造を可能にする十分な可塑性及び
強度を呈する特に鉄をベースとした合金で作ることができる。このような合金の
一つあるいは合金のグループは、総重量に対する％で以下に示す成分要素を有す
る。クロム１３．５％から１５．５％アルミニウム４．５％から６．０％シリコン０．３％から１．２％チタン０．２％から０．６％鉄（不純物を含む）上記以外の残りこの合金では、クロムの含有量とアルミニウムの含有量とには次の不等式に従っ
て互いに関係がある。４９＜％Ｃｒ＋６・（％Ａｌ）＜５０この関係によって決定されたクロムの含有量及びアルミニウムの含有量を用いれ
ば、高剛性及び満足する可塑性が確保される。

【００６０】またこの合金の電気インピーダンスの大部分はシリコンの含有量による。最少
のシリコン含有量の状態以外の同じ合金に関連する電気インピーダンスの増加分
△Ｒは、次式に従ってシリコンの含有量に関係する。 △Ｒ＝（１．０＋１．２・（％Ｓｉ））・０．１ｍＯｈｍ・ｍ．該シリコンの含有量は１．２重量％までの増加が可能である。さらなるシリコン
含有量の増加は、冷間圧延における合金の変形の可能性を低減する。

【００６１】この合金中のアルミニウム含有量が６重量％まで増加すると、電気インピーダ
ンスが増加する。さらにアルミニウム含有量が増加すると、可塑性が低下し、薄
い箔の生産を妨げる。

【００６２】抵抗性加熱素子２０が取付けられる基体は、フレキシブルでもよくまたリノリ
ウム、繊維ガラスあるいはプラスチック等の耐火性の材料で作ることができる。
また加熱要素２０，２０は、端子２７ａ，２７ｂ（図２）及びケーブル２８，２
９のバスバー部分と同様に、製造ステップの最初の段階で、メッシュの形で担体
あるいは支持層（図示せず）に取付けることができる。この折り曲げられた加熱
素子２０，端子２７ａ，２７ｂ（あるいは６９）及びバスバーが取付けられたメ
ッシュは、後にリノリウム層（図示せず）に挟まれる挿入物となる。もちろん該
メッシュ挿入物は電気絶縁性層２４と２５の間に配置することができ、かつ耐火
性材料の硬質又はフレキシブルな基体に取付けることができる。この製造方法は
、自動組立機械の使用を製造ステップの全ての段階で容易にする。該挿入物は、
後の絶縁性材料又は基体材料の層の間への挟み込みのために、連続的なステップ
で、圧延で均一に製造することができる。

【００６３】本発明を実施の形態に関してここまで記載してきたが、本発明はこれらの実施
の形態に限定されない。また本発明におけるさまざまな修正や変更が可能である
。例えば、両面粘着細長片２６は、図２に示したように蛇行した加熱素子２０の主
要な部分に対して直交する必要はない。細長片２６は蛇行した加熱素子２０の長
い主要部分に対して鋭角で張り渡してもよい。多数の細長片２６はそれ自身１本
の連続した両面粘着テープの細長片の部分であり、このテープはそれ自身の上に
折り返されて加熱素子２０の蛇行形態と同様の蛇行形態を生じる。

【００６４】従って本発明は、上述したのとは別の方法で実施することができることは理解
されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による、金属箔から作られ、所定間隔で電気伝導性コーティングの部分
を有する電気加熱リボンの概略平面図である。

【図２】本発明による、硬質セラミックタイル基体及び複数箇所で自身の上に折り返さ
れた図１の加熱リボンを有する電気加熱素子の概略平面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図である。

【図４】本発明による、プラスチック容器内に実装された電気加熱デバイスの斜視図で
ある。

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った図４の加熱デバイス及びプラスチック容器の横断面図
である。

【図６】本発明による管状のケーシングを有する加熱デバイスの概略平面図である。

【図７】本発明による硬質セラミック基体及び金属ケーシングを用いた電気加熱デバイ
スを示す図３と同様の概略断面図である。

【図８】本発明による図７の電気加熱デバイスの変形例を示す図７と同様の概略断面図
である。

【図９】本発明による硬質セラミック基体及び電源ケーブルコネクタボックスを組み込
んだシームレス金属ケーシングを用いた電気加熱デバイスを示す図３と７と同様
の概略断面図である。

【図１０】本発明による放熱器を組み込むように変形させた図９の電気加熱デバイスの概
略斜視図である。

【図１１】本発明による硬質セラミック基体及び電気メッキ法による電気伝導層を有する
シームレス金属ケーシングを用いた電気加熱デバイスを示す図３，７，８及び９
と同様の概略断面図である。

【図１２】本発明による蛇行状抵抗性リボンを備えたパイプの形態をとる加熱デバイスの
概略斜視図である。

【図１３】本発明による蛇行状抵抗性リボンを備えたパイプの形態をとる他の加熱デバイ
スの概略斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷＦターム(参考） 3K034 AA02 AA03 AA15 AA20 AA22 AA32 AA33 AA34 AA35 BA08 BA15 BB06 BB08 BB10 BB13 BB14 BB15 BC01 BC03 BC16 BC17 CA18 CA32 EA04 EA07 EA15 EA17 FA05 FA27 GA02 GA03 GA04 GA06 GA08 HA02 HA08 HA09 HA10 JA01 JA09 3L072 AA01 AB02 AB10 AD02 AD14 AE06 AE08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気加熱デバイスであって、フレキシブルな抵抗体リボンと、前記フレキシブルな抵抗体リボンに所定間隔で付着した複数の電気伝導性コー
ティングの部分と、前記フレキシブルな抵抗体リボンに結合され、前記フレキシブルな抵抗体リボ
ンへの電源の接続を可能にするコネクタ接触部とを含む電気加熱デバイス。
【請求項２】前記フレキシブルな抵抗体リボンは、高インピーダンスを有
することを特徴とする請求項１記載の電気加熱デバイス。
【請求項３】前記フレキシブルな抵抗体リボンは幅を有し、電気伝導性コ
ーティングの部分は少なくとも前記フレキシブルな抵抗体を横切る幅と同じ広さ
を有することを特徴とする請求項２記載の電気加熱デバイス。
【請求項４】前記フレキシブルな抵抗体リボンは、前記フレキシブルな抵
抗体リボンが全ての電気伝導性コーティングの部分による折り曲げ部位で機械的
に補強されるように、かつ電流が前記電気伝導性コーティングの部分を介して前
記折り曲げ部位を横切って分流されることによって前記折り曲げ部位における過
熱を除去するように、前記電気伝導性コーティングの部分のみに位置する前記折
り曲げ部位で自身の上に折り返されることを特徴とする請求項３記載の電気加熱
デバイス。
【請求項５】前記インピーダンスは次式に従うことを特徴とする請求項４
記載の電気加熱デバイス。Ｒ１／Ｒ２＞２ここでＲ１は、前記フレキシブルな抵抗体リボンのインピーダンスであり、Ｒ
２は前記電気伝導性コーティングのインピーダンスである。
【請求項６】前記電気加熱デバイスは、定格動作電流Ｉ_element を有し、前記電気伝導性コーティングは、最大許容電流Ｉ_max を有し、前記定格動作電流Ｉ_element と前記最大許容電流Ｉ_max との比は次式に従うことを特徴とす
る請求項５記載の電気加熱デバイス。Ｉ_element ／Ｉ_max ＜１／２
【請求項７】前記電気加熱デバイスは平坦な基体をさらに含み、前記フレ
キシブルな抵抗体リボンは前記基体に取付けられている請求項１記載の電気加熱
デバイス。
【請求項８】前記基体は、プラスチックあるいはセラミックタイルで作ら
れていることを特徴とする請求項７記載の電気加熱デバイス。
【請求項９】前記電気加熱デバイスは、前記基体に付着した電気絶縁性の
層をさらに含む請求項８記載の電気加熱デバイス。
【請求項１０】前記電気絶縁性の層は、前記フレキシブルな抵抗体リボン
を挟み込むことを特徴とする請求項９記載の電気加熱デバイス。
【請求項１１】前記フレキシブルな抵抗体リボン及び前記電気絶縁性の層
に付着した両面粘着テープの細長片をさらに含む請求項１０記載の電気加熱デバ
イス。
【請求項１２】前記フレキシブルな抵抗体リボンは、前記電気伝導性コー
ティングの部分のみに位置する折り曲げ部位で自身の上に折り返され、前記両面
粘着テープの細長片は、複数の離隔した部位で前記フレキシブルな抵抗体リボン
に付着していることを特徴とする請求項１１記載の電気加熱デバイス。
【請求項１３】前記電気加熱デバイスは、前記基体に平行に接続されたプ
レートをさらに含み、前記フレキシブルな抵抗体リボンは、前記プレートと前記
基体との間の前記プレートの背面に設けられ、また前記基体に付着した電気絶縁
性の層を含み、前記フレキシブルな抵抗体リボンは、前記基体と前記電気絶縁性
の層との間に配置されていることを特徴とする請求項８記載の電気加熱デバイス
。
【請求項１４】前記電気加熱デバイスは、前記基体の背面に付着した電気
絶縁性の第１の層をさらに含み、前記フレキシブルな抵抗体リボンは、前記電気
絶縁性の第１の層上に設けられ、前記フレキシブルな抵抗体リボン及び前記電気
絶縁性の第１の層上に電気絶縁性の第２の層が備えられ、金属ケーシングが前記
電気絶縁性の第２の層及び前記基体に取付けられている請求項７記載の電気加熱
デバイス。
【請求項１５】前記電気絶縁性の第２の層と前記金属ケーシングとの間に
断熱性の層が備えられていることを特徴とする請求項１４記載の電気加熱デバイ
ス。
【請求項１６】前記金属ケーシングは、前記抵抗体リボンを電源に接続す
るコネクタ手段を組み込んでいることを特徴とする請求項１５記載の電気加熱デ
バイス。
【請求項１７】前記金属ケーシング及び前記コネクタ手段はシームレスな
一体型本体からなることを特徴とする請求項１６記載の電気加熱デバイス。
【請求項１８】前記金属ケーシングは放熱器を組み込んでいることを特徴
とする請求項１６記載の電気加熱デバイス。
【請求項１９】前記金属ケーシング及び前記放熱器は、シームレスな一体
型本体を含むことを特徴とする請求項１８記載の電気加熱デバイス。
【請求項２０】前記基体はフレキシブルな電気絶縁性層を含むことを特徴
とする請求項７記載の電気加熱デバイス。
【請求項２１】前記フレキシブルな電気絶縁性層は、フレキシブルなプラ
スチックフィルムとゴムシートからなる群から選択されたものであることを特徴
とする請求項２０記載の電気加熱デバイス。
【請求項２２】前記電気加熱デバイスがホースをさらに含み、前記フレキ
シブルな抵抗体リボンと、前記電気伝導性コーティングの部分とが前記ホースの
内側に配置されている請求項１記載の電気加熱デバイス。
【請求項２３】前記ホースが熱収縮プラスチック箔で作られていることを
特徴とする請求項２２記載の電気加熱デバイス。
【請求項２４】前記ホースは、前記電気伝導性コーティングの部分の位置
に折り曲げ位置を示す印を外側に備えていることを特徴とする請求項２３記載の
電気加熱デバイス。
【請求項２５】前記フレキシブルな抵抗体リボンは幅を有し、前記部分は
それぞれ前記フレキシブルな抵抗体リボンの長手方向に伸びる長さを有し、前記
長さは少なくとも前記幅と同じ長さであり、前記電気伝導性コーティングの部分
のそれぞれは少なくとも前記幅を横切る前記フレキシブルな抵抗体リボンと同一
の広さであることを特徴とする請求項１記載の電気加熱デバイス。
【請求項２６】電気加熱デバイスを製造する方法であって、基体と対向した背面を有し、電気絶縁性の第１の層と、電気絶縁性の第２の層
と、第１の層と第２の層との間に配置された抵抗体リボンとを含むサンドイッチ
状の組立品を有する基体を設けること、薄い電気伝導性層を前記基体の側端及び前記サンドイッチ状組立品の背面に施
すこと、前記サンドイッチ状組立品及び前記電気伝導性層と共に前記基体を電気メッキ
して前記基体及び前記サンドイッチ状組立品に取付けたシームレスな金属ケーシ
ングを生成することとを含む電気加熱デバイスを製造する方法。
【請求項２７】前記サンドイッチ状の組立品に取付けた基体を設けること
は、前記電気絶縁性の第１の層を前記基体の一面に設けること、前記抵抗体リボンを前記電気絶縁性の第１の層に付着させること、前記電気絶縁性の第２の層を、前記抵抗体リボンを覆って前記電気絶縁性の第
１の層に設けることを含む請求項２６記載の製造方法。
【請求項２８】前記電気絶縁性の第２の層の背面上に防水性層を備え付け
るステップをさらに含むことを特徴とする請求項２７記載の製造方法。
【請求項２９】前記防水性層は前記サンドイッチ状の組立品の一部であり
、前記サンドイッチ状の組立品の背面は前記防水性層の表面であり、前記薄い電
気伝導性層を施すことは前記薄い電気伝導性層を前記防水性層の表面上に施すこ
とを含むことを特徴とする請求項２８記載の製造方法。
【請求項３０】急速溶融で防水性の物質の厚い層を、前記抵抗体リボンへ
の電力ケーブルの所望の接続部位で前記サンドイッチ状の組立品上に施すこと、
前記厚い層を所望のコネクタボックスの形状に成形することをさらに含む請求項
２９記載の製造方法。
【請求項３１】前記電気伝導性の厚い層を前記基体及び前記サンドイッチ
状の組立品に施すことは、前記成形された急速溶融で防水性の物質の厚い層に前
記電気伝導性の層を施すことを含むことを特徴とする請求項３０記載の製造方法
。
【請求項３２】前記基体を前記サンドイッチ状組立品及び前記電気導電性
の層と一緒に電気メッキすることは、前記シームレスの金属ケーシングが前記コ
ネクタボックスを包含するように、前記成形された急速溶融で防水性の物質の層
を電気メッキすることを含むことを特徴とする請求項３１記載の製造方法。
【請求項３３】前記金属ケーシングを加熱して前記急速溶融物質を前記金
属ケーシングの外へ溶融して前記コネクタボックスを形成することを特徴とする
請求項３２記載の製造方法。
【請求項３４】前記抵抗体リボンを前記電気絶縁性の第１の層に付着させ
ることは、前記抵抗体リボンを折り曲げ部位で折り曲げることを含み、前記抵抗
体リボンが前記折り曲げ部位に位置する離隔された電気伝導性補強コーティング
の部分を設け、前記抵抗体リボンを折り曲げることは、前記折り曲げ部位で前記
電気伝導性補強コーティングの部分を折り曲げることを含むことを特徴とする請
求項２７記載の製造方法。
【請求項３５】建築物構造を暖房する方法であって、電気絶縁性物質及び建築パネルに実装されたフレキシブルな抵抗体リボンを設
けること、前記パネルを前記建築物構造に実装すること、前記フレキシブルな抵抗体リボンに電源を印加して前記パネル及び前記建築物
構造を加熱することを含む方法。
【請求項３６】前記電気絶縁性物質及び建築パネルに実装されたフレキシ
ブルな抵抗体リボンを設けることは、前記フレキシブルな抵抗体リボンを前記電
気絶縁性物質及び前記パネルに実装することを特徴とする請求項３５記載の方法
。
【請求項３７】前記パネルは壁パネル又は床パネルであることを特徴とす
る請求項３５記載の方法。
【請求項３８】電気加熱デバイスであって、高電気インピーダンスを有し、絶縁性物質上に設けられた第１の面と、直接加
熱のための基板上に設けられた第２の面とを含むフレキシブルな抵抗体リボンを
含む電気加熱デバイス。
【請求項３９】前記基板は、セラミック、プラスチック、皮及び織布から
なる群から選択されたものであることを特徴とする請求項３８記載の電気加熱デ
バイス。
【請求項４０】前記第２の面は、前記基板の周囲に包まれていることを特
徴とする請求項３８記載の電気加熱デバイス。
【請求項４１】前記第２の面は、前記基板に溶接されていることを特徴と
する請求項３８記載の電気加熱デバイス。
【請求項４２】前記第２の面は、前記基板にモールドされていることを特
徴とする請求項３８記載の電気加熱デバイス。
【請求項４３】前記第２の面は、前記基板上に接着されていることを特徴
とする請求項３８記載の電気加熱デバイス。