JP2005251509A - 面状ヒーター - Google Patents

Abstract

【課題】 熱可塑性合成樹脂を使用した面状ヒーターのコンブ状変形を防止したり、発熱量を簡単に調節できる面状ヒーターを提供する。
【解決手段】 熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部２と、このヒーター部２の両縁に沿って配置された１対の電極線３で構成された面状ヒーター１において、前記１対の電極線３の間のヒーター部２の間に、所定の幅の開口部４を１本あるいは複数本形成した面状ヒーター。
【選択図】 図３

Description

本発明は、シート状あるいは帯状のヒーター部を持つ面状ヒーターの改良に関し、柔軟性のある面状ヒーター、常温でコンブ状な波打ち変形が発生するのを防止できる面状ヒーター、取り扱い性がすぐれた面状ヒーター、更にこれの利用方法を提供するものである。

電熱ヒーターを発熱温度別に分けると、高温加熱ヒーター、中温加熱ヒーター更に、極低温加熱ヒーターなどに区分される。

そして高温加熱ヒーターとしては、ニクロム線を金属管の内部に絶縁物と共に封入したシーズヒーターやコイル状のニクロム線を使用したものやケーブルヒーターなどがある。これらのヒーターは例えば、魚や肉などの焼調理器具や各種の暖房器具、更に、サウナ装置の熱源として使用される。

また、中温ヒーターとしては、耐熱・絶縁性のある合成樹脂フイルムや絶縁板の表面に銅箔やアルミ箔を積層し、これをエッチング加工して所定の発熱パターンを形成した面状加熱ヒーター等があり、ホットプレートや温水器などに使用される。

そして人体の加熱などに使用する極く低温で加熱する面状ヒーターとしては次のものがある。
（イ）ポリエステルフイルムやポリイミドフイルムように耐熱性のある合成樹脂フイルムの表面に、カーボンの微粉末を含む層からなる発熱層を形成した面状ヒーター。
（ロ）ゴム質材料の中にカーボン微粉末を練り混んでシート状に形成した面状ヒーター
（ハ）熱可塑性樹脂にカーボン微粉末を所定量添加し、これをシート状に押出成形した面状ヒーター。

本発明は、前記（ハ）のタイプの面状ヒーター（発熱体）に関係するものであるが、これの基礎技術は特許文献１に記載されているように、原料となる熱可塑性樹脂としてポリエチレン、ポリエプロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などを主要材料とし、これに半導電材料として所定量のカーボンブラック微粉末を添加し、これを押出成形して線状のブリッスルを成形し、次いでこれをペレット化し、これの単体あるいはこれと他の材料との混合物を押出装置に供給してそのバレル内で溶融し、このバレルの吐出部に接続されているリング状の吐出スリットを持つ金型よりチューブ状のシートとして押出すと共に、その内部の直径方向に２本の電極線を供給し、チューブに張力を与えながらピンチロールで平坦なシート状にプレスしてリールに巻取っている。

また、特許文献２に記載されているように、２つのスリット状の吐出口を持つ金型を使用して２枚のシートを押し出し、これらのシートが軟化状態にある間に両縁側にそれぞれ電極線を配置した後、ロールでプレスして１枚のシートとして成形する方法もある。
特許第１２３２５９４号 特開２００３−１７２２６号公報

この面状ヒーターは、特許文献１の図１（あるいは特許文献２の図１）に記載されているように、発熱体１の両縁部に電極線３、４が配置され、この電極線３、４を介してヒーター部に通電することによって面状に発熱させるものである。

前記のように発熱体１の主原料として熱可塑性樹脂を使用した面状ヒーターに形成することによって、図５に示すような抵抗値〜温度の特性が、温度上昇と共に抵抗値が増大する正の抵抗特性（ＰＴＣ特性という）を示すものを製造することができる。

この面状ヒーターは、例えば、住宅用床暖房装置や家畜の飼育室の床暖房装置、更に主として屋根の融雪装置などの用途に使用されるが、特に、住宅用床暖房装置の場合にはこのＰＴＣ特性が重要である。

例えば、ニクロム線を使用した発熱体や金属箔をエッチング加工した発熱体の場合は、通電により温度上昇し、これがある温度を越えると温度センサーがこれを感知し、この信号により制御装置を駆動して温度を低下させるように作動するようになっている。

例示した床暖房装置の場合には、温度センサーによって発熱ヒーターの温度を制御するものであるから、多数の温度センサーを分散して配置しておかなければならないという問題がある。しかしながら、一般の住宅の場合、床面上にタンスやソフアーやカーペットなどが配置されるために、その下方の床面からの放熱が他の場所に比較して大きく減少するという問題がある。

例えば、温度センサーが配置されていない場所にタンスやカーペットなど、大きく放熱を阻害するような家具などが置かれた場合は、この部分の温度が局部的に過熱することになるが、この温度の上昇が温度センサーの位置に伝達されないと温度制御されないことになる。このようなことから、多数の温度センサーを面状発熱ヒーターに分散して設けなければならず、従って、このタイプの面状発熱ヒーターは製造コストが高くなる上に、安全性にも問題がある。

一方、前記特許文献１あるいは特許文献２に記載された面状ヒーターの場合、温度上昇と共にこのヒーターの電気抵抗が次第に増加し、しかも、４０〜５０℃の床暖房装置の加熱温度範囲において前記ＰＴＣ特性が有効に作用する。従って、面状ヒーターがこの温度範囲に加熱されると、自動的に電流を制限して温度上昇を抑制するように動作するもので、この特性は面状ヒーターの全面に温度センサーを持っているような状態となっている。

このタイプの面状ヒーターを使用した床暖房装置の場合、前記のように温度変化に対して敏感に抵抗が変化するＰＴＣ特性のために、火災などの事故を殆んど発生することがなく作動する。驚くべきことには、一般に熱的に弱いと考えられている熱可塑性合成樹脂を主原料としている製品であるにも係わらず、３０年以上も全く特性が劣化することがなく、床暖房装置として有効に作動しているものが多数存在していることである。

ところが、この優れた特性を持つ面状ヒーターにも下記のような問題がある。

Ａ）第１の問題点は面状ヒーターの「コンブ状変形」である。

即ち、押出成形されて未だ高温の状態にあるシートの両縁部に細径の銅線などで構成された電極線を配置し、次いで軟化状態でこのシートをプレスし、更に所定の張力を与えながら成形し、水冷などで急冷した後にリール上に巻取っている。このようなシートの製造工程において、電極線を両縁に配置してこの電極線を固定するプレスする工程ではこのシートの表面は平坦に保持されている。

しかし、この面状発熱体を構成するシートを水冷すると次第にそのシートの両縁側が引きつって全体が大きく波打つように変形し、最終的には、恰も乾燥したコンブのように、特に側部が波打つような状態（以下、コンブ状変形という）となる。

このコンブ状変形の原因について考えると、金型より押出成形された直後のシートは、熱可塑性樹脂部分と電極線との温度がほぼ等しいことから、シートは全体として平坦になっている。しかし、この軟化点付近の高温のシートを水冷などで冷却工程を経過すると次第にシートの両縁部にコンブ状に変形が発生する状態を観察できる。

このコンブ状変形は、溶融状態から軟化状態に性状が変化する間に、熱膨張していた熱可塑性樹脂部分が常温に冷却される際にその膨張分が収縮するのに対して、電極線は細い銅線などの金属で構成されており、その熱膨張係数が合成樹脂よりも遙かに小さいことから、この電極線と熱可塑性樹脂シートとの間に大きな収縮差が発生するのである。

本発明者らが測定した結果、両者の寸法差は、約５０℃の温度変化において約１〜１．５％であった。従って、この寸法差は、例えば、２ｍの長さの面状ヒーターに付き、約２０〜３０ｍｍにも及ぶ大きなものとなる。この寸法差がコンブ状変形の主原因となっているものと考えられる。

そこで、このコンブ状変形を防止するために電極線に伸縮性のあるものを使用し、これを熱可塑性樹脂部分にしっかりと埋め込んで固定する方法を検討されたが、実際にはこのコンブ状変形を防ぐことは到底困難であった。

Ｂ）第２の問題点は建材などに使用するシートに比較すると、「柔軟性」に欠ける点である。

本出願人が多く製造している面状ヒーターの１種類は、幅が２５０ｍｍ、厚さが約１．１〜１．３ｍｍ、そして電極部の厚さは約２ｍｍの厚手のシートで構成されている。その上、これを約１ｍｍの厚手の合成樹脂シートからなる絶縁カバー内に収容し、開口部より電線を引出した状態で封止して床暖房装置などに使用する面状発熱体を構成している。従って、前記カバーの全体の厚さは３〜４ｍｍともなり、このように部厚いシートになると全体として柔軟性に欠け、所謂「カパカパあるいはゴワゴワ」の状態となっている上に、ヒーターとカバーとの間に空間が形成されている。

この柔軟性に欠ける面状ヒーターを床板の下方の床構造の構成部材として使用する場合はこの面状ヒーターの変形状態を直接に人体で感ずることがないことから、この面状ヒーターを構成しているヒーターのコンブ状変形はさほど問題にはならない。なお、この変形は面状ヒーターに通電されて所定の温度に昇温すると次第に平坦性が改善される。

この面状ヒーターの特殊用途として、この面状ヒーターを、例えば長距離トラックの運転シートや船舶の操縦席の運転シートに内蔵して暖房クッションを構成し、これに直接臀部を載せた状態で温まるような場合は、直接的にこの面状ヒーターの硬さが感じられて違和感がある。従って、従来の面状ヒーターをクッションや医療ベッドのように、人体が直接に接触するような用途に使用するには感触上の問題があり、殆んど使用されていなかった。

Ｃ）第３の問題は「製造コスト」の低下に限界があることである。

住宅のオール電化はガスによる調理や暖房と比較すると極めて安全である反面、特に電気式床暖房装置の普及には設備費と運転経費が問題である。つまり、この面状ヒーターの製造工程は、前記のようにして押出し成形された面状ヒーターを所定の長さに切断し、これを上下の絶縁シートの間に挟み、これらの絶縁シートの両縁部を超音波溶接装置などで溶接して絶縁カバー内に面状ヒーターを入れた構造のものを製造している。

このような方法を採用しなければならない主な理由は、面状ヒーターにはコンブ状変形が不可避であったことである。つまり、一枚の面状ヒーターを中心層として、その両面に合成樹脂製の絶縁シートを連続して送り出しながらラミネート加工して三層構造の面状ヒーターを製造しようとしても、肝心の面状ヒーターの平面性が著しく悪いことから、ラミネート加工に適しておらず、従って、面状ヒーターの製造には人手を必要とし、コストの低下には大きな制限があったのである。

もし、この面状ヒーターが平坦である上に、絶縁シートとの接着性に問題がなければラミネート加工は容易である。しかし、前記のように面状ヒーターの平面性に本質的な問題があることから、前記ラミネート工程により面状ヒーターを連続的に製造することができなかったのである。

Ｄ）第４の問題は、単位面積あたりの「発熱量」が特定されることである。

この面状ヒーターは一定の温度、例えば５０℃程度ないしそれ以下の極低温で発熱させる用途には適している。例えば、幅が２５０ｍｍの面状発熱体の消費電力（発熱量）は６０Ｗ／ｍであるが、例えば、この単位消費電力を１０〜５Ｗ／ｍ程度の微小発熱量のものに製造することは実質的に困難である。

つまり、カーボンブラックのように半導電材料を使用して所定の導電性を得るためには１５〜３０重量％、好ましくは２０重量％前後のカーボンブラックの添加が必要であるが、もし、この添加量を少なくして発熱量を少なくしようとすると、抵抗が通電可能の範囲を外れて高くなり、到底ヒーターには使用できないものとなる。逆に、カーボンブラックの添加量を多くして抵抗を下げて発熱量を多くしようとすると脆くなり、少々の曲げ作用や圧力によって簡単に割れが発生するという欠点がある。

一方、前記特許文献１に記載されているような熱可塑性合成樹脂を主材料とする面状ヒーターの場合、通常の合成樹脂シートを成形するように押出装置を使用することができることから、他の材料を使用して製造した面状ヒーターと比較すると、生産性が優れていると上に、均質なものを連続的に製造することができ、コスト的にも有利である。

この面状ヒーターの発熱作用をモデル的に説明すると、２本の電極線の間に、恰も発熱線を密集状態で直交配置して面状に形成したものと置き換えることができ、従って、この発熱部の一部に窓状の開口部をあけたり、１本あるいは複数本のスリットを開口した場合、当然のことながらその開口部に通電しないので、この切除部分に対応して発熱量が減少するが、残りの部分は面状ヒーターとしての機能には全く影響がないものである。

本発明の目的とするところは、次の通りである。
Ａ．熱可塑性樹脂を主原料とする面状ヒーターの有利性を活かしながら、コンブ状変形を防止し、常温においても平面性を保つ面状ヒーターを提供することにある。
Ｂ．更に、柔軟性を向上させることができる面状ヒーター、特に人体が接触するシートなどの用途にも使用できる面状ヒーターを提供することにある。
Ｃ．また、運搬や保管に便利のために、長尺のシートを所定の長さに折り曲げたり、折り畳んだりする用途にも対応できる面状ヒーターを提供することにある。
Ｄ．更にまた、発熱量の調整や変更を容易にでき、特に、従来の面状ヒーターに比較して極めて小発熱量のものを提供することにある。
Ｅ．従来の同様な面状ヒーターに比較して平面性に優れている上に柔軟性があり、取り扱い性が改善された面状ヒーターを提供することにある。

また、本発明の応用として、発熱部と非発熱部を適宜形成することにより、植物の植え付け間隔に対応して発熱させることができる植物育成用に適した面状ヒーターを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するための本発明に係る面状ヒーター、この面状ヒーターを使用した植物栽培方法は、次のように構成されている。

１）熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に、これらの電極線の間に所定幅の開口部を所定間隔で設けたことを特徴としている。

２）熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に、これらの電極線の間に所定幅の開口部を設けており、この開口部は前記電極線とヒーター部の熱膨張の差によるヒーター部に発生する応力を吸収するための応力緩和手段として作用するように構成されていることを特徴としている。

３）熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に、これらの電極線に交差して幅狭のスリットからなる開口部を所定間隔に設けたことを特徴としている。

４）熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間に存在するヒーター部に、幅狭のスリット状の開口部を所定間隔で設けており、この開口部の「面積もしくは長さ」に対して、前記ヒーター部の縮小する方向に約１〜５０％であることを特徴としている。

５）熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形された面状ヒーター部と、この面状ヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成されて面状に発熱する面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に、この電熱線とヒーター部の長手方向の熱膨差による応力を吸収するための応力緩和手段を設けており、この応力緩和手段は複数本のスリット状の開口部を平行して格子状に設けたことを特徴としている。

６）熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に、これらの電極線に交差して開口部を設けており、この開口部は、発熱部の面積を縮小して発熱量を減少させる手段であることを特徴としている。

７）熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に、これらの電極線に交差して開口部を１本あるいは複数本を所定間隔に面状ヒーターの折り曲げ部に位置させていることを特徴としている。

８）本発明に係る植物の育成方法は、熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に開口部を設けて非発熱部を形成して発熱量を減少させた面状ヒーターを準備し、
この面状ヒーターを土壌などの育成媒体中に設け、発熱部が位置する育成媒体の上方に植物を植付けると共に、非発熱部を植物の根が逃げる部分としたことを特徴としている。

１）本発明に係る面状ヒーターは、成形時の温度と常温との温度差によるヒーター部の膨張率と、これに対応する電極部の膨張率の差を考慮し、常温において応力が発生しないようにヒーター部に交差して、好ましくは直交して開口部を設けている。この開口部は場所によってはスリット状のものであり、面状ヒーターが低下して常温になった際に発生する長さ、あるいは面積の差を吸収することによってコンブ状変形を本質的に防止することができる。

また、この開口部を細幅のスリット状に形成したり、複数のスリット状の開口部をヒーターを横断するように横縞状に集合させてコンブ状変形を防止したり、あるいは面状発熱ヒーターを折曲げる位置に１本あるいは複数本のスリット状の開口部を配置して折曲げ操作が容易なものとしたり、更に、窓状に開口してこの部分を非発熱部とすることで、発熱量を極小として植物の根部を加熱する熱量として植物を育成する農業用にも利用できる。

２）熱可塑性合成樹脂と電極との膨張・収縮差による応力を、面状発熱ヒーター部に開口した開口部により吸収・緩和することによって、ヒーター部に発生するコンブ状の変形を確実に防止できる。

３）幅狭のスリット状の開口部を所定間隔でヒーターの長手方向に分散させたので、ヒーターに柔軟性を与え、全体として平面性を保つことができ、従来の床暖房装置の用途は勿論、クッションやベッドなどを加熱する用途に広く使用することができる。

４）面状発熱ヒーターを変形させる応力を緩和するための開口部の面積、ヒーターを折り曲げる部分を柔らかくする開口部の面積、更に、植物を栽培する際の根が逃げる部分を形成するための開口部の面積などを明確にした面状ヒーターを提供できる。

５）スリット状の開口部を複数本の集合体として応力緩和部分としたことにより、この面状発熱ヒーターを床暖房装置などの部材として利用しても、暖房効果に全く影響を与えることがなく、床構造内において異音あるいは違和感を与えることが全くなく、感触に優れた床構造を形成することができる。

６）例えば、２本の電極線の間のヒーター部を窓状に開口してハシゴ状、あるいは飛び石状に発熱部を抜いた面状発熱ヒーターを形成することにより、開口部の面積を大幅に調節でき、発熱量を植物の育成などに対応した範囲のものとすることができる。

換言すれば、２本の電極線の間に帯状の発熱部を飛び飛びに、あるいは飛び石状に形成することによって植物の植付部に応じて発熱部としたり、養魚施設用のヒーターとすることもでき、従来のヒーターでは実施できない用途に適用することができる。

７）面状発熱ヒーターを全体的に柔らかくすることができるので、ロール状に巻いたり、用途によっては折り畳んで運搬が便利な包装とすることができる。また、各種の工事の際してその面状ヒーターの展開作業が容易となり、場合によっては素人でも施工することができる。

８）前記６）にも関係するが、植物の植付けたり、植物の根が伸びる部分を考慮して発熱部を省略したり、発熱量を減少させた面状ヒーターを構成することにより、植物の育成装置に適した面状ヒーターを提供できる。

また、本発明に係る面状ヒーターを使用することにより、新たな植物の育成方法、例えば、ゴルフ場の芝の育成、各種の苗木の育成、更に養魚施設の加熱手段、温室の柔らかい暖房などを実施することができる。

以下、本発明の最良の形態の一例を、図面を参照して説明する。

図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の面状発熱ヒーターの基本的な構造を示す横断面図と平面図である。この面状ヒーター１は、面状ヒーター部２と、この面状ヒーター部２の両縁に沿って配置された電極線３で構成されている。

前記面状ヒーター部２は、ポリプロピレン、耐熱性ポリエチレン、ポリブテンなどの熱可塑性樹脂の混合体からなる熱可塑性樹脂に対して、１５〜３０％の範囲内、この実施例においては１８％のフアーネスブラックを添加混合し、溶融してブリッスル状に押出して切断してペレットとし、必要に応じて他の材料のペレットとブレンドする。

次に、このペレットを押出装置に供給し、加熱溶融して特許文献１に記載された装置のようにリング状スリットを持つ口金よりチューブ状に押出し、このチューブの中に直径方向の位置に２本の電極線３を供給しながら溶融状態において偏平に押圧してチューブを偏平に成形したものである。なお、この電極線３は、細い銅線を編組して偏平に成形したもので、樹脂との接着性が改善されている。

この面状ヒーター１は、幅が２５０ｍｍ、面状ヒーター部２の厚さは１．２ｍｍであり、消費電力は６０Ｗ／ｍのものである。

そして前記面状ヒーター１の面状ヒーター部２に、電極線３に直交して幅ｂが１０ｍｍの開口部４を１５０ｍｍの開口間隔ｄで、４本を１組として切断して形成している。

前記のように所定の開口間隔ｄで複数本の開口部４を形成した面状ヒーター１においては、例えば、４本を１組とする開口部４と、他の４本を１組とする開口部４との間の開口部分を持たない面状ヒーター部２が長手方向に熱膨張した場合の膨張部分を吸収する、いわゆる「熱膨張緩和手段」を形成している。そして面状ヒーター部２は、開口部４を介して長手方向に分割されていることにより、全体として柔軟性が増していることになる。

前記開口部あるいはスリットを形成する方法としては、プレス加工による打ち抜き、型板を使用した刃物による切断方法などがある。しかし、最も効率よく、各種の形状の開口部を正確な寸法で切断する方法としてはレーザーを使用するのが良い。

特に、このレーザー加工で開口部を形成すると、直線状のものは勿論であるが、曲線や各種のパターンを簡単に切り抜くことが可能であり、面状ヒーターを内蔵する面状発熱体の使用方法を考慮して最適な形状にレーザー加工によって開口するのが良い。

図２は、図１に示した面状ヒーター１を暖房クッション６の面状発熱体として使用した例を示すものであって、この面状ヒーター１は、耐熱性と電気絶縁性のある合成樹脂シートのカバー７内に収容され、水密的に絶縁されて電熱発熱体Ｈを構成している。

この実施の形態においては、面状ヒーター１をカバー７によって絶縁しているが、必ずしもこれに限定されることはない。即ち、面状ヒーター１に開口部４を設けたので、コンブ状変形がなくなって平面性に優れている上に柔軟性に優れていることから、電気絶縁性の合成樹脂シートを前記面状ヒーター１の両面にラミネート加工して絶縁した構造のものとすることができる。

また、図２における８はポリウレタン発泡体などの断熱性クッション部、９は薄手のクッション部であり、これらの部材は布製のカバー１０内に収容されて座布団状の暖房タッション６を構成している。

この暖房クッション６は、例えば、車両の運転席などに使用するもので、電極線３にコード１１を連結し、これをバッテリーなどの電源に接続することによって車両のシート部を快適な温度に暖房することができる。

（床暖房用面状ヒーター）
図３は床暖房用の面状ヒーター１ａの正面図であって、この面状ヒーター１ａは面状ヒーター部２に１０ｍｍ幅の４本の開口部４ａを、１５０ｍｍ間隔で１組として開口した格子部４ｂを形成している。そしてこの格子部４ｂの間隔を８０ｃｍおきに設けており、この格子部４ｂ以外の部分は発熱部２ａを形成している。そしてこの格子部４ｂは、主として面状ヒーター部２の長手方向に熱膨張を吸収するための「熱膨張緩和手段」を形成している。当然のことながら、この格子部４ｂによって面状ヒーター１ａの平坦性と柔軟性が増しており、取り扱い性に優れたものとなっている。

この面状ヒーター１ａは、図２の場合と同様に耐熱性と電気絶縁性のあるカバー７内に収容されるか、カバーと同種の材料をラミネートして水密構造とした、面状発熱体を構成し、これは家屋の床暖房装置や家畜の飼育室の床暖房装置などの熱源として使用されるものである。

この実施例の面状ヒーター１ａは、格子部４ｂを形成する複数本の開口部において面状ヒーター部２の「線膨張」を吸収する作用をする部分であることから、電極線３と面状ヒーター部２との間の熱膨張率の差によって変形する応力を緩和することになる。従って、従来のこの種の面状ヒーターにおいて必然的に発生していたコンブ状変形を殆ど解消することができる。

面状ヒーター部２に形成する開口部４（４ａ、４ｂ）の幅は、この面状ヒーター部２が熱膨張する長さ、あるいは熱膨張する面積において１〜１．５％は必要である。

しかし、それ以上の幅の開口部４は、例えば発熱量の調整用（減熱用）のものであったり、面状ヒーターに柔軟性と平坦性を与えるものであったりするものであり、特に幅広の開口部は農業用途などに使用される面状発熱体用のものである。

前記の如く、電熱加熱に伴なって面状ヒーター部２に発生する応力を防止できることから、この面状ヒーター１ａを使用した暖房床構造は、床板に平行してしっかりと支持することができることから、例えば、従来のように床板が浮いたような違和感が全くなく、また、この面状ヒーター１ａで発生した熱エネルギーを床板の方に効率良く伝達することが可能となる。

（農業用途への利用）
図４は、農業用途に使用する面状ヒーター１ｂ（カバーを省略して示している）の例を示すもので、前記図３の場合の格子部４ｂを、この格子部４ｂよりも遙に大きな面積の窓部１５に変更している。この窓部１５は、当然のことながらヒーター部が存在しない非発熱部であり、この窓部１５に隣接する部分は発熱部１６である。

前記のように窓部１５を開口した面状ヒーター１ｂを土壌２０の所定の深さに埋設し、この土壌２０の上に野菜や植物１７を植えたり、播種したりして、冬期などの温度が低くて植物の育成速度が低下する季節には、必要に応じて面状ヒーター１ｂに通電することによって土壌２０を僅かに加熱しながら育成する。

植物１７が成長するにしたがって根１７ａを次第に土壌２０中に伸ばしてくるが、この根１７ａは窓部１５内に伸び、更に下方の土壌２０中に伸びて水分や肥料を吸収しながら成長するが、これは低温の場合に比較するとかなり急速に成長である。

特に、農業用面状ヒーターの場合は、人が居住する部分の暖房のように高温に発熱させたり、大量の熱量を発生させる必要のないものであり、大面積で小発熱量のものが必要である。具体的には、例えば、５０Ｗ／ｍ² 以下、好ましくは２０〜１０Ｗ／ｍ² の微小発熱量のものである。

なお、このような微小発熱量の面状ヒーターは、ニクロム線を配線したものや金属箔をエッチングしてパターンを形成したものでは、到底製作することが困難であるが、本発明の「窓開きヒーター」を採用することによって、これを簡単に製作することができるのである。

（面状ヒーターの整理）
図５は、面状発熱ヒーター（面状発熱体）１ｃを梱包や輸送のために整理し易くしたものであって、面状ヒーター１ｃに所定間隔、例えば、この面状ヒーターを折曲げる位置、、あるいは丸め易いような位置に複数本のスリット状の開口部１８を電極線３の間に直交して開口する。

前記開口部１８を所定の位置（折り曲げ位置など）に形成したことによって、図５のように丸めたり、折り畳んだりすることが容易にできることから、梱包作業を容易に行うことができる。

このように、所定の位置に複数のスリット状ないし短冊状の開口部１８を形成しておくと、従来は硬かった面状ヒーターが驚くほど柔軟になり、従って、この構造のものを床暖房装置の発熱用部材として敷設する際に、あたかも床面に厚いシートの巻き物を展開するように、効率的に作業を行うことができる。

本発明に係る熱膨張緩和手段を設けた面状ヒーターを示すもので、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は正面図である。 本発明に係る面状ヒーターを使用した暖房クッションの内部構造を示す斜視図である。 主として床暖房用として使用できる面状ヒーターの正面図である。 農業用途に使用する窓あき面状ヒーターと植物との関係を示す断面図である。 梱包や展開の作業を容易にするための面状加熱ヒーターの断面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 面状ヒーター ２ 面状ヒーター部 ２ａ 発熱部
３ 電極線
４，４ａ スリット（開口部） ４ｂ 格子部
６ 暖房クッション ７ カバー ８ 断熱クッション部（ポリウレタン）
９ クッション部 １０ 布製カバー １１ コード
１５ 窓部 １６ 発熱部 １７ 植物 １８ 開口部

Claims (8)

1. 熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に所定幅の開口部を設けたことを特徴とする面状ヒーター。
2. 熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に、これらの電極線の間に所定幅の開口部を設けており、この開口部は前記電極線とヒーター部の熱膨張の差によるヒーター部に発生する応力を吸収するための応力緩和手段であることを特徴とする請求項１記載の面状ヒーター。
3. 熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に、これらの電極線に交差して狭幅のスリット状の開口部を所定間隔に設けたことを特徴とする請求項２記載の面状ヒーター。
4. 熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間に存在するヒーター部に、幅狭のスリット状の開口部を所定間隔に設けており、この開口部の面積は、前記ヒーター部の面積あるいは長さに対して約１〜５０％であることを特徴とする請求項２記載の面状ヒーター。
5. 熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形された面状ヒーター部と、この面状ヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に、この電熱線とヒーター部の長手方向の熱膨差による応力を吸収するための応力緩和手段を設けており、この応力緩和手段は複数本のスリット状の開口部を平行して格子状に配列していることを特徴とする請求項２記載の面状ヒーター。
6. 熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に、これらの電極線に交差して開口部を設けており、この開口部は、発熱部の面積を縮小して発熱量を調整するための手段であることを特徴とする面状ヒーターの発熱量の調整方法。
7. 熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に、これらの電極線に交差して１本あるいは複数本の幅狭の開口部を、面状ヒーターの折り曲げ部に位置させて設けたことを特徴とする請求項１記載の面状ヒーター。
8. 熱可塑性樹脂を主体とし、これに半導電材料からなる微粉末を添加して押出成形されたヒーター部と、このヒーター部の両縁に沿って配置された１対の電極線で構成された面状ヒーターにおいて、前記１対の電極線の間のヒーター部に開口部を設けて非発熱部を形成して発熱量を減少させた面状ヒーターを準備し、この面状ヒーターを土壌などの育成媒体中に設け、発熱部が位置する育成媒体の上方に植物を植付けると共に、非発熱部を植物を植付けない部分としたことを特徴とする植物の育成する方法。

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