JP2013200956A

JP2013200956A - 発熱体シート

Info

Publication number: JP2013200956A
Application number: JP2012067122A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kawane; 稔川根
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-10-03

Abstract

【課題】膨張黒鉛を用いて、屋根の融雪を行うのに好適な発熱体シートを提供する。
【解決手段】上下層のポリテトラフルオロエチレン層６，７と、当該ポリテトラフルオロエチレン層６，７の間に挟持された膨張黒鉛層８と、当該膨張黒鉛層８の内部に通電可能な発熱体を埋設することを特徴とし、熱伝導性、電気伝導性、熱吸収性、放熱性に優れた膨張黒鉛層８に微弱電流を流して膨張黒鉛を発熱させ、例えば、屋根からの除雪が容易に行える発熱体シートを提供する。
【選択図】図２

Description

この発明は、発熱体を膨張黒鉛とポリテトラフルオロエチレンで挟持した発熱体シートに関する。

従来、エンジン等の内燃機関や高圧コンプレッサーのガスケットとして用いられる膨張黒鉛シートが知られているが、この膨張黒鉛シートを線状に切断し、繊維状もしくは繊糸状にして束ねて形成した編み糸の膨張黒鉛編組体も知られている（特許文献１等参照）。
膨張黒鉛は、黒鉛を高圧条件下で膨張し形成され、熱伝導性、電気伝導性、熱吸収性、放熱性に優れている特徴がある。

特許第３０３２８３０号公報

ところで、板状に成形した膨張黒鉛は外圧を加えると簡単崩れてしまうという脆さがあるため、上記特許文献１等に記載の膨張黒鉛はこの脆さを補うために、板状の膨張黒鉛の表裏の両面にポリテトラフルオロエチレン（PTFE）層を形成している。このポリテトラフルオロエチレン（PTFE）は、引っ張り強度、曲げ柔軟性に優れ、かつ摩擦係数が極小という特徴を有している。
そこで、本発明は、発熱体を膨張黒鉛とポリテトラフルオロエチレンを用いて、その特性を十分に利用可能な発熱体シートを提供することを目的とする。

そこで、本発明の発熱体シートは、上下層のポリテトラフルオロエチレン層と、当該ポリテトラフルオロエチレン層の間に挟持された膨張黒鉛層と、当該膨張黒鉛層の内部に通電可能な発熱体を埋設する構造とすることを特徴とする。

本発明では、熱伝導性、電気伝導性、熱吸収性、放熱性に優れた膨張黒鉛層に微弱電流を流して膨張黒鉛を発熱させる。例えば、屋根の上に積もった雪を融雪し、また、平滑なポリテトラフルオロエチレン層のために、雪面の最下層とポリテトラフルオロエチレン層の表面との間で滑りが生じ、屋根からの除雪が容易に行える。したがって、膨張黒鉛を用いて、屋根の融雪を行うのに好適な発熱体シートを提供することができる。

また、前記膨張黒鉛層を、ポリテトラフルオロエチレン層と同様に面状（シート状）に形成してもよい。

この構成によれば、発熱体の発熱によりその熱が発熱シート全体に伝達され効率よく放熱することができる。

また、面状に形成した前記膨張黒鉛層を略Ｕ字型に形成し、発熱体シートの一端側から正極及び負極の電極を引き出すようにしてもよい。

この構成によれば、電極の引き出しケーブルを発熱体シートに接続したままでもロール状に丸めることが容易に行える。

また、前記膨張黒鉛層を、膨張黒鉛フィルムをスリット状に切断した繊維材料を用いて編み込んだ編み糸状の編組体を、2層のポリテトラフルオロエチレンの間に這わせて配線して形成するようにしてもよい。

この構成によれば、膨張黒鉛の量が少なくても、略均一に膨張黒鉛層から発熱させることができるため、効率よく発熱することができる。

本発明の実施形態１の発熱体シートを示す平面図である。図１に示す発熱体シートのＡ−Ｂ断面図である。本発明の実施形態２の発熱体シートの平面図である。本発明の実施形態３の発熱体シートの平面図である。本発明の発熱体シートの使用例を説明する図である。

−実施形態１−
図１は、本発明の実施形態１の発熱体シートを示す平面図である。図２は、図１に示す発熱体シートのＡ−Ｂ断面図である。この発熱体シート１００は、ロール状に丸めることができるシート本体１の両端に電極２，３を取り付け自在な構造になっている。電極２，３は、それぞれニクロム線等が被覆されたケーブル４，５に接続され、図示しない電池や電源に接続される。

シート本体１は、図２に示すように、ポリテトラフルオロエチレン層６，７の間に面状に形成された膨張黒鉛層８を挟んだ積層体になっていて、ポリテトラフルオロエチレン層６，７が膨張黒鉛層８を保護する構造になっている。膨張黒鉛としては、膨張可撓性黒鉛であればよく、天然黒鉛、熱分解黒鉛、キッシュ黒鉛等を濃硫酸、濃硝酸等よりなる酸化合物中で適当な時間浸積処理して得るものでよい。

また、電極２，３は、断面略コ字型に形成されている。この電極２，３は、シート本体１を嵌め込んで取り付けられたときに、膨張黒鉛層８とケーブル４，５とが接続される構造をしている。なお、ここでは、電極２，３はシート本体１から着脱自在の構造として説明するが、シート本体１に電極２，３を固定した構造であってもよい。また、ポリテトラフルオロエチレン層６の表面は平滑に処理されている。

以上の構成の発熱体シート１００は、例えば、屋根の上に降雪した雪を融雪する場合を例に説明すると、ポリテトラフルオロエチレン層７を屋根側（下側）、ポリテトラフルオロエチレン層６を雪側（上側）にして屋根に取り付けられる。そして、ケーブル４，５に電池や電源が接続されると、発熱体に電流が流れて発熱し、その熱が膨張黒鉛層８に伝達され発熱体シート全体が発熱する。
そうすると、ポリテトラフルオロエチレン層６の上に積層した雪に熱が伝導し、ポリテトラフルオロエチレン層６の表面に接触する雪が溶融していく。このとき、ポリテトラフルオロエチレン６の表面が平滑に構成されているので、ポリテトラフルオロエチレン層６の表面と雪との間の摩擦が小さいため、屋根の上の雪を全て溶かさなくても、屋根の傾斜角度と雪の自重との関係に応じて屋根から雪を滑り落とすことができる。

したがって、上記実施形態１によると、発熱体に微弱電流を流して発熱体を発熱させ、その熱を膨張黒鉛層８に伝達させ発熱体シート全面を発熱させることにより、融雪させることができる。また、平滑なポリテトラフルオロエチレン層６の表面が上方に向くように屋根に設置させるため、膨張黒鉛層８からの熱で溶けた雪の最下層とポリテトラフルオロエチレン層６の表面との間で滑りが生じ、屋根からの除雪が容易に行える。したがって、膨張黒鉛層８を用いて、屋根の融雪を行うのに好適な発熱体シート１００を提供することができる。また、膨張黒鉛層８が面状に形成されていて、屋根全面に渡って均一に膨張黒鉛層８から発熱させることができるため、屋根全体を効率よく融雪することができる。

―実施形態２―
図３は、本発明の実施形態２の発熱体シートの平面図である。この実施形態２の発熱体シート２００は、実施形態１の面状の膨張断面層８と異なる形成パターンでシート本体２１に形成した構造である。シート本体１は、図２に示すように、２つのポリテトラフルオロエチレン層（不図示）の間に面状に形成された膨張黒鉛層２８を挟んだ積層体になっていて、２つのポリテトラフルオロエチレン層が膨張黒鉛層２８を保護する構造になっている。この膨張黒鉛層２８は、平面視略Ｕ字型に形成されて、２つのポリテトラフルオロエチレン層によって挟まれている。そのため、膨張黒鉛の存在しないスリット２８Ａには電流が流れないので、上述したように、電極２２，２３を取り付けることによって、略Ｕ字型に電流を流すことができる。

なお、発熱体シート２００も、発熱体シート１００と同様に、ロール状に丸めることができるシート本体２１に電極２２，２３を取り付け自在な構造になっている。電極２２，２３は、それぞれニクロム線等が被覆されたケーブル２４，２５に接続され、電源Ｘに接続される。また、電極２２，２３も、電極２，３と同様に断面略コ字型に形成されていて、シート本体２１に実施形態１と同様に取り付けられるため、説明を省略する。また、上側に位置するポリテトラフルオロエチレン層の表面も、実施形態１の場合と同様に平滑に処理され、その機能も同様であるため、説明を省略する。

したがって、以上の構成の発熱体シート２００は、発熱体シート１００と異なり、電極２２，２３がシート本体２１の一端側に纏めて取り付けられている。そのため、電極２２，２３を外側になるようにして発熱体シート１００をロール状に丸める際に、電極２２，２３が邪魔にならない。

―実施形態３―
図４は、本発明の実施形態３の発熱体シートの平面図である。この実施形態３の発熱体シート３００は、実施形態１の膨張黒鉛層８及び実施形態２の膨張黒鉛層２８の面状の形成パターンではなく、膨張黒鉛フィルムをスリット状に切断した繊維材料を用いて編み込んだ編み糸状（ケーブル状）の編組体３８を、2層のポリテトラフルオロエチレンの間に這わせて配線したシート本体３１を有する構造である。この編組体３８は、前記特許文献１に記載の膨張黒鉛編組体を用いることができる。膨張黒鉛は、熱伝導性、電気伝導性、熱吸収性、放熱性に優れているため、効率よく発熱することができる。なお、その他の構造は、実施形態２の発熱体シート２００と同様であるので、説明を省略する。

したがって、以上の構成の発熱体シート３００は、膨張黒鉛により形成される編組体３８を2層のポリテトラフルオロエチレンの間に這わせて配線するため、面状に膨張黒鉛層を形成するよりも膨張黒鉛の量を少なくすることができる。そのため、低コストの発熱体シート３００を提供することができる。この発熱体シート３００であっても、融雪用に用いる場合には屋根全面に渡って略均一に編組体３８から発熱させることができるため、屋根全体を効率よく融雪することができる。

最後に、発熱体シート１００，２００，３００の適用例を屋根に積雪した雪を融雪する場合を例にさらに説明する。なお、以下では、発熱体シート３００を例にして説明するが、発熱体シート１００，２００であっても同様に、屋根上を融雪できる。

図５は、本発明の発熱体シートの使用例を説明する図である。雪のシーズンになったら家屋Ｘの屋根Ｒ１には、３枚の発熱体シート３００が縦に並べて敷設される。また、屋根Ｒ２にも、１枚の発熱体シート３００が横に敷設される。そして、各発熱体シート３００の電極２２，２３のニクロム線のケーブル２４，２５が、電源ボックスＢに接続されている。この電源ボックスＢには、電池（不図示）が内蔵され、所定時間各発熱体シート３００に通電可能になっている。また、その電池（不図示）は、充電式であっても構わず、この場合、例えば太陽電池（不図示）に接続されて蓄電するようにすればさらによい。また、電源ボックスＢには、通電を切り換えるスイッチ（不図示）が備えられるようにしてもよい。

以上のように発熱体シート３００が屋根Ｒ１，Ｒ２に敷設されていると、雪が降ってきたとき、少しの量の雪ならば発熱体シート３００によってすぐに融雪されていく。そして、雪の量が増えて積もってきたときであっても、発熱体シート３００の表面側から雪に熱を与えるため、屋根Ｒ１，Ｒ２に積もる量が増える前に、屋根Ｒ１，Ｒ２から雪を滑り落とすことも可能である。さらに、吹雪になったときにさらに高く屋根R１，Ｒ２に高く降り積もったときであっても、ポリテトラフルオロエチレン層の表面が平滑になっているため、雪の自重によって滑り落とすことも可能である。

以上、発熱体、膨張黒鉛及びポリテトラフルオロエチレンによる発熱体シートの用途については、屋根用の融雪を中心に説明を行ったが、用途に関してはこれらに限定されるものではなく、厳冬地において給水管の凍結防止シートや保温シートとして、また、配管内を流れる流体を予熱するための予熱シートとして、さらには冷凍食品を解凍するための解凍シートとして等々、幅広く利用することができるのは勿論のことである。

１００，２００，３００発熱体シート
・２１，３１シート本体
２，３，２２，２３電極
６，７ポリテトラフルオロエチレン層
８，２８膨張黒鉛層
３８編組体（膨張黒鉛）

Claims

上下層のポリテトラフルオロエチレン層と、当該ポリテトラフルオロエチレン層の間に挟持された膨張黒鉛層と、当該膨張黒鉛層の内部に通電可能な発熱体を埋設することを特徴とする、発熱体シート。
前記膨張黒鉛層を、ポリテトラフルオロエチレン層と同様に面状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の発熱体シート。
面状に形成した前記膨張黒鉛層を略Ｕ字型に形成し、発熱体シートの一端側から正極及び負極の電極を引き出すようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の発熱体シート。
前記膨張黒鉛層を、膨張黒鉛フィルムをスリット状に切断した繊維材料を用いて編み込んだ編み糸状の編組体を、2層のポリテトラフルオロエチレンの間に這わせて配線して形成したことを特徴とする請求項１に記載の発熱体シート。
屋根側の温度と雪側の温度との差に応じて微弱電流を発する温度差発電層を形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の発熱体シート。