JP2017010660A - ヒーター用金属テープ - Google Patents

Abstract

【課題】
従来のヒーター用金属テープにはバリが生じ、電気絶縁体を傷つける場合や、ヒーター用金属テープと電気絶縁体との間に隙間を生じやすくなるため、内部に空気が残り、内部の空気が加熱されると膨張することで、ヒーター用金属テープから電気絶縁体が剥がれると言う問題があった。
【解決手段】
ヒーター用金属テープ１は、金属製薄板を所定の幅で切断した帯状材料において、前記帯状材料の前記切断時に前記金属製薄板の両側の平面１１、１２から突出する変形部１７、１６の高さを所定以下にしている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、所定の長さや所定の形状に加工が可能で、絶縁体で周囲を被覆することで、いちご，ばら等の植物の生育を促進させる農業，園芸用のテープ（面状）ヒーターに用いられるヒーター用金属テープに関する。

従来から、農業，園芸等を目的として、屋外に使用されるヒーターについては、ニクロム等のヒーター線に、フッ素樹脂や合成樹脂等の電気絶縁材で被覆した構造のヒーターが用いられていた。

また、適当な電気抵抗を有するステンレス、アルミ、チタン、ニクロム等の帯状金属箔をスリット加工することで適当な加熱が可能となるヒーター用金属テープに加工し、ヒーター用金属テープをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリウレタン、塩化ビニル、シリコン、ポリイミド等のフィルムまたはシート状のフッ素樹脂や合成樹脂等の電気絶縁体で被覆したテープヒーターもあった。なお、テープとは、幅狭で一定以上の長さを持つ帯状の材料であり、一般的には薄く、柔軟性を備えたものの意味である。本願の出願人においても、このテープヒーターについて出願している（特許文献１）。

特開２０１１−１９２５６６号公報

しかしながら、テープヒーターについては以下の問題があった。
テープヒーターの発熱体のヒーター用金属テープは、所定の厚みに圧延された金属箔を
加熱に適した所定の幅に切断する必要があった。所定の厚みに圧延された金属箔は、シート状の場合もあるが、長尺材料であるので、０．１〜１．５メートル程度の幅の広幅の金属箔を巻き取った所謂コイル材（ロール材）を原材料としていた。

そして、このコイル材をスリット加工によって所定の幅に切断する。スリット加工とは、コイル材の巻き戻しを行う途中に、円盤状の２枚の刃の間を通過して切断する加工であり、スリット加工も剪断（せん断）加工である。広義の剪断加工とは、加工の目的に応じた形状の工具を用いて、板材等を塑性変形（剪断変形）させ、最終的には材料の破壊にまで到達させ、目的の形状や寸法に材料を切断、分離する加工法の総称とされている。そのため、スリット加工が行われた金属箔の切断面には剪断変形が発生すると言う問題があった。

ヒーター用金属テープにおいて生ずる剪断変形とは、スリット加工が施されたヒーター用金属テープの短辺側の断面形状の概略は方形になるが、微細に見ると、原材料の箔の上側基準面と下側基準面から微細な食みだし部分（以下、バリと略して説明する。）が生ずることになる。

このバリがヒーター用金属テープに生じた場合については、テープヒーターとするために、電気絶縁体の被覆を施した場合には、フッ素樹脂や合成樹脂等の電気絶縁体を傷つける場合や、ヒーター用金属テープと電気絶縁体との間に隙間を生じやすくなるため、内部に空気が残り、内部の空気が加熱されると膨張することで、ヒーター用金属テープから電気絶縁体が剥がれると言う問題があった。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

第１発明のヒーター用金属テープは、金属製薄板を所定の幅で切断した帯状材料において、前記帯状材料の前記切断時に前記金属製薄板の両側の平面から突出する変形部の高さを所定以下にしたことを特徴としている。

第２発明のヒーター用金属テープは、金属製薄板を所定の幅で切断した帯状材料において、前記帯状材料の前記切断時に前記金属製薄板の両側の平面から突出する変形が生じてないことを特徴としている。

第３発明のヒーター用金属テープは、金属製薄板を所定の幅で切断した帯状材料において、前記帯状材料の幅方向の断面形状の四隅の角が内面側に変形していることを特徴としている。

第１発明のヒーター用金属テープは、金属製薄板を所定の幅で切断した帯状材料において、前記帯状材料の前記切断時に前記金属製薄板の両側の平面から突出する変形部の高さを所定以下であることで、電気絶縁体を傷つけにくく、ヒーター用金属テープと電気絶縁体の間に空気が残り難くなるので、電気絶縁体が剥がれ難くなる。

第２発明のヒーター用金属テープは、金属製薄板を所定の幅で切断した帯状材料において、前記帯状材料の前記切断時に前記金属製薄板の両側の平面から突出する変形が生じてないので、電気絶縁体を傷つけにくく、ヒーター用金属テープと電気絶縁体の間に空気が残り難くなるので、電気絶縁体が剥がれ難くなる。

第３発明のヒーター用金属テープは、金属製薄板を所定の幅で切断した帯状材料において、前記帯状材料の幅方向の断面形状の四隅の角が内面側に変形しているので、電気絶縁体を傷つけにくく、ヒーター用金属テープと電気絶縁体の間に空気が残り難くなるので、電気絶縁体が剥がれ難くなる。

本発明の実施例１のヒーター用金属テープをテープヒーターにした状態の説明図である。 本発明の実施例１のヒーター用金属テープの断面図である。 本発明の実施例１のヒーター用金属テープを製造するスリット加工装置の概略構成図である。 本発明の実施例１のスリット加工についての説明図である。 本発明の実施例２のヒーター用金属テープをテープヒーターにした状態の説明図である。 本発明の実施例２のヒーター用金属テープの断面図である。 本発明の実施例２のヒーター用金属テープを製造するスリット加工装置の概略構成図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づいて説明する。

本発明のヒーター用金属テープ１について、図１を用いて説明する。
図１は、ヒーター用金属テープ１をテープヒーター２０にした状態の説明図である。ヒーター用金属テープ１は、厚みが０．３〜０．０２ｍｍ程度のステンレス、アルミニューム、チタン、クロム等の金属製薄板を、幅が５〜２０ｍｍ程度に切断した柔軟性を備えた帯状材料である。

図１において、丸で囲んだ部分は、テープヒーター２０の端部を拡大した拡大図である。拡大図において、テープヒーター２０の端部においては、ヒーター用金属テープ１は、上面１１、下面１２、左側面１３、右側面１４と端部断面１５が露出した状態となっている。

このヒーター用金属テープ１には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリウレタン、塩化ビニル、シリコン、ポリイミド等のフィルムまたはシート状のフッ素樹脂や合成樹脂等の電気絶縁体３０が、溶着、接着、塗布等により密着させられている。この電気絶縁体３０が被覆されたものが、テープヒーター２０であり、テープヒーター２０は長尺で使用されるため、ヒーター用金属テープ１に電気絶縁体３０を被覆させた後に、巻き取ってコイル状のテープヒーターコイル２１としている。

なお、図示にての説明は省略するが、テープヒーター２０をヒーターとして使用する場合には、テープヒーター２０を使用される場所に合わせた長さに切断し、切断されているテープヒーター２０の両端の電気絶縁体３０を電気コードが接続される必要なだけ剥がす。電気絶縁体３０が剥がされたヒーター用金属テープ１の両端には、電気コードをカシメ、溶接、はんだ付け、ろう付け、接着等によって、導電可能な状態に引出し接続する。その後、被覆の剥がされた、テープヒーター２０と電気コードの部分に、ビニールテープやシリコンシールの絶縁体で、再度被覆する。そして、電気コードを介してテープヒーター２０に所定の電圧で通電することでテープヒーター２０は発熱する。

図２は、図１の拡大図のＡ−Ａ断面図である。図２において、Ａ−Ａ断面は、上面１１、下面１２、左側面１３と右側面１４で囲まれている。この上面１１と下面１２については、後述するスリット加工によって、下面１２側からはバリ１６が下面１２を基準面として食み出し寸法ｂ1で食み出している。上面１１側からはバリ１７が上面１１を基準面として食み出し寸法ｂ2で食み出している。ヒーター用金属テープ１においては、この食み出す高さを所定以下、具体的には厚み寸法ｔの１５パーセント以下になる様にしている。例えばヒーター用金属テープ１の厚みが０．１３ｍｍの場合には、０．０１９５ｍｍ以下になる様に製作されている。なお、この食み出す高さを所定以下にすることについては、食み出してない場合、具体的には厚みの零パーセントも含まれる。

次に前述のヒーター用金属テープ１の断面のバリ１６とバリ１７に関して、スリット加工の方法について説明する。図３は、本発明のヒーター用金属テープ１を製造するスリット加工装置５０の概略構成図である。なお、図３はヒーター用金属テープ１の加工状況が分かり易い様にスリット加工装置５０の側方から見た状態を概略示している。
巻き戻し機（アンコイラー）５１に軸支されているコイル状金属製薄板４１は、巻き戻し機５１が回転することで巻き戻されて金属製薄板４２となる。

金属製薄板４２は、軸支されている一組の切断用案内ロール５２、５３で案内される。
次に、軸５４、５５に軸支されて、回転する円盤状の二つの刃６１、６２で長手方向に連続して剪断加工により切断されて、ヒーター用金属テープ１になる。
切断されたヒーター用金属テープ１は、軸支されている一組の巻き取り用案内ロール５６、５７により案内されて、巻き取り機（リコイラー）５８で、ロール状のヒーター用金属テープ４３へと加工される。

この一連の加工がスリット加工と呼ばれており、長さが数千ｍもある長尺品を容易に所定の幅のテープに加工できる。複数のテープを同時に切断する場合には、回転する円盤状の二つの刃６１、６２の組み合わせを複数用意し、同一の軸５４、５５で同時に回転させることで、所定の幅のヒーター用金属テープ１を同時に加工することができる。

図４は、回転する円盤状の二つの刃６１、６２の関係と切断状態を説明するため刃６１、６２の部分だけを拡大した図である。図４（ａ）は、図３と同じく、スリット加工装置５０の側方から見た図である。図４（ｂ）は、金属製薄板４２が移動した側、言い換えるならば、スリット加工装置５０の右側から見た図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）の一点鎖線で示した円内で金属製薄板４２が切断されている状態を図示している。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されている様に、軸５４と軸５５の関係を調整することで、刃６１と刃６２については、わずかな重なり（ラップ）Ｌがある様に調整されている。
また、図４（ｂ）に示されている様に、刃６１と刃６２の位置関係を調整することで、刃６１と刃６２の間には、わずかな隙間（クリアランス）Ｃがある様に調整されている。
なお、金属製薄板４２の厚みが０．３〜０．０２ｍｍ程度と薄いものであり、これらの重なりＬや隙間Ｃを正確に図示すると説明ができないため、より分かり易い様に誇張して図示してある。

スリット加工はこの刃６１と刃６２が回転しながら、金属製薄板４２を巻き込みながら、金属製薄板４２を切断することにより行われる。刃６１と刃６２が回転して金属製薄板４２を切断するのであるから、上の刃６１と下の刃６２で、金属製薄板４２を挟み込む様にして押し切る加工が連続して行われることになる。そのため、刃６１と刃６２で行われる切断は金属製薄板４２を押し潰しながら分離させる剪断加工となる。

このため、図４（ｃ）の様に、金属製薄板４２を刃６１と刃６２とで切断すると、極端に説明すると金属製薄板４２を引き千切るように、引き千切られて向かい合う側の端には、バリが生じている。なお、図示して説明が容易になる様に、金属製薄板４２の厚みや生ずるバリについては誇張してあるが、バリが出来る方向については、図４（ｃ）で図示された方向にバリは発生する。

次にバリと、重なりＬ、隙間Ｃ及び、刃６１と刃６２の形状等の関係について説明する。重なりＬについては、金属製薄板４２の材質や厚みと、隙間Ｃとの関係によっても異なるが一般的は、重なりＬが無いと、金属製薄板４２は切断することができなくなる。
また、隙間Ｃについては、隙間Ｃを零にすることは刃６１と刃６２の先端が当たることになるので出来ず、金属製薄板４２の材質や厚みと、重なりＬとの関係によって零以上の隙間Ｃを設けることが必要になる。

なお、Ｌと隙間Ｃについては、刃６１と刃６２の芯振れ（軸ブレ）が生じることや、刃６１と刃６２の円盤形状が真円に近いものでなくなる場合についても、ズレが生じるので、許容範囲に収まる様に管理されている。さらには、隙間Ｃと重なりＬを形成する側の角については、角６３と角６４が直角に近くなる様に管理されている。また、刃６１と刃６２の材質については、タングステンやタングステンカーバイド等の超硬合金であり、金属製薄板４２に使用されるステンレス、アルミ、チタン、ニクロム等の金属を切断しても簡単には摩耗しないが、使用状況に応じて刃６１と刃６２の形状については適切に管理されている。

以上の様に、刃６１と刃６２の形状の管理と、刃６１と刃６２と軸５４と軸５５と状態の管理を適切に行うと共に、バリ１６とバリ１７の食み出し寸法が所定以下になる様に、金属製薄板４２の材質や厚みを考慮した、重なりＬ、隙間Ｃの寸法を調整することにより、バリ１６とバリ１７の食み出し寸法が所定以下となるスリット加工が可能となる。

本発明のヒーター用金属テープ２について、図５を用いて説明する。
図５は、ヒーター用金属テープ２をテープヒーター２２にした状態の説明図である。ヒーター用金属テープ２は、厚みが０．３〜０．０２ｍｍ程度のステンレス、アルミニューム、チタン、クロム等の金属製薄板を、幅が５〜２０ｍｍ程度に切断した柔軟性を備えた帯状材料である。

図５において、丸で囲んだ部分は、テープヒーター２２の端部を拡大した拡大図である。拡大図において、テープヒーター２２の端部においては、ヒーター用金属テープ２は、上面８１、下面８２、左側面８３、右側面８４と端部断面８５が露出した状態となっている。

このヒーター用金属テープ２には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリウレタン、塩化ビニル、シリコン、ポリイミド等のフィルムまたはシート状のフッ素樹脂や合成樹脂等の電気絶縁体３０が、溶着、接着、塗布等により密着させられている。この電気絶縁体３０が被覆されたものが、テープヒーター２２であり、テープヒーター２２は長尺で使用されるため、ヒーター用金属テープ１に電気絶縁体３０を被覆させた後に、巻き取ってコイル状のテープヒーターコイル２３としている。

なお、テープヒーター２２をヒーターとして使用する場合については、実施例１と同様であるので説明を省略する。

図６は、図５の拡大図のＢ−Ｂ断面図である。図６において、Ｂ−Ｂ断面は、上面８１、下面８２、左側面８３と右側面８４で囲まれている。この上面８１、下面８２、左側面８３と右側面８４で形成される四隅の角が内面側に変形している。

この四隅の角が内面側に変形していることに関して、スリット加工装置７０を用いて加工したものによることであり、図７のスリット加工装置の概略構成図を用いて説明する。
なお、図７はヒーター用金属テープ２の加工状況が分かり易い様にスリット加工装置７０の側方から見た状態を概略示している。
巻き戻し機（アンコイラー）５１に軸支されているコイル状金属製薄板４１は、巻き戻し機５１が回転することで巻き戻されて金属製薄板４２となる。

金属製薄板４２は、軸支されている一組の切断用案内ロール５２、５３で案内される。
次に、軸５４、５５に軸支されて、回転する円盤状の二つの刃６１、６２で長手方向に連続して剪断加工により切断されヒーター用金属テープ１になる。
その後、ヒーター用金属テープ１は成形用ロール７１、７２を通過させることにより、ヒーター用金属テープ１の断面の四隅の角が内側に変形して、ヒーター用金属テープ２となる。

四隅の角が成形されたヒーター用金属テープ２は、軸支されている一組の巻き取り用案内ロール５６、５７により案内されて、巻き取り機（リコイラー）５８で、ロール状のヒーター用金属テープ４４へと加工される。

なお、回転する円盤状の二つの刃６１、６２の組み合わせの組を偶数組用意し、同一の軸５４、５５で同時に回転させることで、所定の幅のヒーター用金属テープ２を加工することができる。

回転する円盤状の二つの刃６１、６２の関係と切断状態に関しては、実施例１と同様の内容となるので説明を省略する。

以上、本発明について、実施例に基づき説明してきたが、本発明は何らこれらの実施例の構成に限定するものではない。その他のスリット加工の組み合わせによっても実施可能である。

本発明のヒーター用金属テープは、電気絶縁体の被膜を付けることにより、農業，園芸用のテープヒーターとして用いることが可能であり、加工により所望の形状を作成できるので産業上の利用性を有している。

１、２：ヒーター用金属テープ
１１、８１：上面
１２、８２：下面
１３、８３：左側面
１４、８４：右側面
１５、８５：端部断面
１６、１７：バリ
２０、２２：テープヒーター
２１、２３：テープヒーターコイル
３０：電気絶縁体
４１：コイル状金属製薄板
４２：金属製薄板
４３、４４：ロール状のヒーター用金属テープ
５０、７０：スリット加工装置
５１：巻き戻し機
５２、５３：切断用案内ロール
５４、５５：軸
５６、５７：巻き取り用案内ロール
５８：巻き取り機
６１、６２：刃
６３、６４：角
７１、７２：成形用ロール

Claims (3)

1. 金属製薄板を所定の幅で切断した帯状材料において、前記帯状材料の前記切断時に前記金属製薄板の両側の平面から突出する変形部の高さを所定以下にしたことを特徴とするヒーター用金属テープ。
2. 金属製薄板を所定の幅で切断した帯状材料において、前記帯状材料の前記切断時に前記金属製薄板の両側の平面から突出する変形が生じてないことを特徴とするヒーター用金属テープ。
3. 金属製薄板を所定の幅で切断した帯状材料において、前記帯状材料の幅方向の断面形状の四隅の角が内面側に変形していることを特徴とするヒーター用金属テープ。

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