JP2020004606A - 長尺発熱ヒーター - Google Patents

Abstract

【課題】側面方向に曲げ力が働いても折損しにくい角形発熱ヒーターを提供する。【解決手段】角形発熱ヒーター１０は、内部に偏平状の発熱体１ａが設けられた断面視長方形の角形発熱ヒーターであって、角形発熱ヒーターのヒーター本体の側面にその長手方向に沿って一本又は二本以上の線状の側方補強材３が設けられ、側方補強材がヒーター本体よりも伸縮性に乏しい材質からなるものである。側方補強材にはケプラ繊維のようにヒーター本体よりも伸縮性の低いものを用いることができる。ヒーター本体の外側に網目状の補強材２を設け、側方補強材をその補強材に編み込むようにすることもできる。【選択図】図１

Description

本発明は、電流を流すことによって発熱する発熱ヒーターに関し、より詳しくは、断面形状が横長方形状の角形の発熱ヒーター（以下「角形発熱ヒーター」という）に関する。

従来、電流を流すことによって発熱する発熱ヒーターの一種として、厚さ数μｍ程度のステンレス箔の外周にシリコン樹脂が被覆され、その外周がガラスファイバによって被覆された角形発熱ヒーターが知られている（特許文献１）。

特開２０１７−１８６８２６号公報

従来の発熱ヒーターは、幅広の面を前面Ａ１及び背面Ａ２とし、幅狭の面を左側面Ｂ１及び右側面Ｂ２とした場合、図４（ａ）に示すような前後方向への曲げ力には強いが、図４（ｂ）に示すような側面方向への曲げ力には弱く、側面方向に曲げ力が働くと内部の発熱体が折損してしまうという不都合がある。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、側面方向に曲げ力が働いた際の発熱体の折損を防止することのできる角形発熱ヒーターを提供することにある。

本発明の角形発熱ヒーターは、内部に偏平状の発熱体が設けられた断面視長方形の角形発熱ヒーターであって、ヒーター本体の側面にその長手方向に沿って一本又は二本以上の線状の側方補強材が設けられ、当該側方補強材がヒーター本体よりも伸縮性に乏しい材質からなるものである。

本発明の角形発熱ヒーターは、ヒーターの本体の側面の長手方向に沿って設けられた線状の側方補強材が、ヒーター本体よりも伸縮性に乏しい材質からなるものであるため、側面方向に曲げ力が働いた際の発熱体の折損を防止することができる。

本発明の角形発熱ヒーターの一例を示すものであって、（ａ）は角形発熱ヒーターの一部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す角形発熱ヒーターのヒーター本体の寸法説明図、（ｃ）は（ａ）のＸ部拡大図。 ボビンに巻かれた角形発熱ヒーターの説明図。 角形発熱ヒーターを側面方向に曲げたときに第一側面と第二側面に働く力の説明図。 従来の角形発熱ヒーターの説明図であって、（ａ）は角形発熱ヒーターを前後方向へ曲げた状態を示すもの、（ｂ）は角形発熱ヒーターを側面方向へ曲げた状態を示すもの。

（実施形態）
本発明の角形発熱ヒーター１０の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の角形発熱ヒーター１０の一例を示す斜視図である。この実施形態の角形発熱ヒーター１０は長さ４０ｍ〜２００ｍ程度の長尺の線状ヒーターであり、図２に示すように、ボビン２０に巻かれた状態で取引及び管理される。この角形発熱ヒーター１０は、ボビン２０から引き出して所望長に切断し、切断した角形発熱ヒーター１０の長手方向両端に電源接続用の電極（図示しない）及びリード線等を接続して使用することができる。電極には汎用の電極用金属材料を使用し、それを発熱体の電源入力側と出力側に取り付けることができる。電源には商用電源を用いることができる。

図１において、１はヒーター本体、２は補強材、３は側方補強材である。この実施形態のヒーター本体１は、金属箔（ＳＵＳ箔）の外周に導電性発熱膜を備えた発熱体１ａと、その外周を被覆する絶縁材１ｂ（外皮）を備えている。絶縁材１ｂには、例えば、シリコン等、その他の樹脂を用いることができる。一例として図１（ａ）（ｂ）に示す絶縁材１ｂの断面寸法は、幅８．５ｍｍ×厚さ５ｍｍ程度としてあるが、絶縁材１ｂはこれ以外の断面寸法のものとすることもできる。例えば、幅は８ｍｍ〜１０ｍｍ程度、厚さは３ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲で適宜設計することができる。ここで示した数値はあくまでも例示であり、これ以外の寸法を排除するものではない。

前記補強材２は絶縁材１ｂの外周に被覆してヒーター本体１を補強する部材である。この実施形態では、複数本のガラスファイバを網目状に編み込んだものを補強材２として絶縁材１ｂの全周に被覆している。補強材２にはガラスファイバ以外のものを用いることもできる。補強材２でヒーター本体１の外周（長手方向の両端面を除く全周）を被覆することで角形発熱ヒーターの強度（剛性）が高まり、補強材２で被覆していないヒーター本体１に比べて、前後方向にも側面方向にも曲がりにくくなる。

前記側方補強材３は、ヒーター本体１の側面方向への曲げを規制して、発熱体１ａが折損するのを防止するための部材である。この実施形態では、側方補強材３として線状のケプラ繊維を用いている。ケプラ繊維は可撓性があり、曲げても切断しにくく、伸縮性が乏しい特性を有する繊維である。この実施形態では、ヒーター本体１の両側面に、その長手方向に沿って一本ずつケプラ繊維を配設してある。それぞれのケプラ繊維はヒーター本体１の全長に及ぶ長さとしてある。側方補強材３は各側面に二本以上ずつ設けることもできる。なお、本願において、ヒーター本体１の側面とは、図１（ａ）（ｂ）に示すような、幅の狭い方の面を意味するのではなく、発熱体１ａの幅方向外側の面を意味する。

ヒーター本体１に側面方向の曲げ力が働くと、図３に示すように、曲げ方向側の側面（第一側面）１０ａには縮まる方向に変形し（縮まる方向に力が働き）、曲げ方向と反対側の側面（第二側面）１０ｂには伸びる方向に変形する（伸びる方向に力が働く）。本発明の側方補強材３はヒーター本体１よりも伸縮性が乏しいため、第二側面１０ｂの伸びる方向の力が補強材３によって規制され、ヒーター本体１が側面方向へ曲がることによる発熱体１ａの折損が防止される。

この実施形態では、それぞれのケプラ繊維をヒーター本体１に固定せず、図１（ｃ）に示すように、網目状に形成された補強材２に織り込んである。ヒーター本体１に固定しないことで、ヒーター本体１の弾性力を一定程度確保し、ヒーター本体１を側面方向へ曲げた際の変形（発熱体１ａの折損が生じない程度の変形）には追従できるようにしてある。他方で、ケプラ繊維はヒーター本体１の側面方向への所定以上の変形（曲げ）には追従せず、当該方向への変形を規制できるようにしてある。ケプラ繊維は補強材２に織り込まずに、補強材２の内側や外側に設けることもできる。補強材２の内側に設けるときは、ケプラ繊維が抜け落ちないように補強材２で保持し、補強材２の外側に設けるときは、一部を補強材２やヒーター本体１に固定すればよい。上記作用を発揮できる限り、ケプラ繊維はヒーター本体１に固定することもできる。

側方補強材３には、ケプラ繊維以外のものを用いることもできるが、いずれの場合も、ヒーター本体１（具体的には絶縁材１ｂ）よりも伸縮性（特に、側面方向への曲げ易さ）が乏しいものを用いるのが好ましい。絶縁材１ｂよりも伸縮性の乏しいものを用いることで、側面方向に曲げ力が働いたときでも側方補強材３の伸縮力以上に曲がることがない。本発明では、このような側方補強材３を設けることによって、ヒーター本体１に側面方向の曲げ力が働いた際の発熱体１ａの折損を防止できるようにしてあるため、側方補強材３のない発熱ヒーターに比べて安全性が高い。

図示は省略しているが、絶縁材１ｂの外周には、樹脂コーティング層を設けることもできる。樹脂コーティング層を設けることによってすべり性が向上する。すべり性を向上させることで、施工時に発熱ヒーターを管状部材（図示しない）に通す作業の効率が向上する。また、樹脂コーティング層の外側には防水層を設けて防水効果を高めることもできる。樹脂コーティング層や防水層は、網目状の補強材２を構成する一本一本の繊維の外周に設けることもできる。樹脂コーティング層の樹脂にはエポキシ樹脂が適し、防水層には樹脂製の熱収縮チューブを使用するのが適する。樹脂コーティング層や防水層は必要に応じて設ければよく、不要な場合には省略することができる。

本発明の角形発熱ヒーターは、融雪用や床暖房用といった各種用途に利用することができる。

１ ヒーター本体
１ａ 発熱体
１ｂ 絶縁材（外皮）
２ 補強材
３ 側方補強材
１０ 角形発熱ヒーター
１０ａ （角形発熱ヒーターの）第一側面
１０ｂ （角形発熱ヒーターの）第二側面
２０ ボビン
Ａ１ 前面
Ａ２ 背面
Ｂ１ 左側面
Ｂ２ 右側面

本発明は、電流を流すことによって発熱する発熱ヒーターに関し、より詳しくは、断面形状が横長方形状の角形で長尺な発熱ヒーター（以下「長尺発熱ヒーター」という）に関する。

従来、電流を流すことによって発熱する発熱ヒーターの一種として、厚さ数μｍ程度のステンレス箔の外周にシリコン樹脂が被覆され、その外周がガラスファイバによって被覆された長尺発熱ヒーターが知られている（特許文献１）。

特開２０１７−１８６８２６号公報

従来の長尺発熱ヒーターは、幅広の面を前面Ａ１及び背面Ａ２とし、幅狭の面を左側面Ｂ１及び右側面Ｂ２とした場合、図４（ａ）に示すような前後方向への曲げ力には強いが、図４（ｂ）に示すような側面方向への曲げ力には弱く、側面方向に曲げ力が働くと内部の発熱体が折損してしまうという不都合がある。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、側面方向に曲げ力が働いた際の発熱体の折損を防止することのできる長尺発熱ヒーターを提供することにある。

本発明の長尺発熱ヒーターは、長尺発熱体の外周が絶縁材で被覆された長尺発熱ヒーターであって、次の特徴を備えている。長尺発熱体は、厚さよりも幅が広い偏平状の断面形状であり、絶縁材は断面形状が矩形であり、絶縁材の外周面全周が被覆材で被覆されており、絶縁材よりも外側であって長尺発熱体の幅方向外側面に、線状の補強材が当該外側面の長手方向に沿って設けられており、補強材は絶縁材が長尺発熱体の幅方向に曲げられても、長尺発熱体の折れを防止可能な曲がり難さである。

本発明の長尺発熱ヒーターは、絶縁材よりも外側であって長尺発熱体の幅方向外側面の長手方向に沿って設けられた線状の補強材が、長尺発熱体の幅方向に曲げられても、長尺発熱体の折れを防止可能な曲がり難さであるため、長尺発熱体の幅方向に曲げ力が働いた際の長尺発熱体の折損を防止することができる。

本発明の長尺発熱ヒーターの一例を示すものであって、（ａ）は長尺発熱ヒーターの一部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す長尺発熱ヒーターのヒーター本体の寸法説明図、（ｃ）は（ａ）のＸ部拡大図。 ボビンに巻かれた長尺発熱ヒーターの説明図。 長尺発熱ヒーターを側面方向に曲げたときに第一側面と第二側面に働く力の説明図。 従来の長尺発熱ヒーターの説明図であって、（ａ）は長尺発熱ヒーターを前後方向へ曲げた状態を示すもの、（ｂ）は長尺発熱ヒーターを側面方向へ曲げた状態を示すもの。

（実施形態）
本発明の長尺発熱ヒーター１０の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の長尺発熱ヒーター１０の一例を示す斜視図である。この実施形態の長尺発熱ヒーター１０は長さ４０ｍ〜２００ｍ程度の長尺の線状ヒーターであり、図２に示すように、ボビン２０に巻かれた状態で取引及び管理される。この長尺発熱ヒーター１０は、ボビン２０から引き出して所望長に切断し、切断した長尺発熱ヒーター１０の長手方向両端に電源接続用の電極（図示しない）及びリード線等を接続して使用することができる。電極には汎用の電極用金属材料を使用し、それを発熱体の電源入力側と出力側に取り付けることができる。電源には商用電源を用いることができる。

図１において、１はヒーター本体、２は被覆材、３は線状の補強材である。この実施形態のヒーター本体１は、金属箔（ＳＵＳ箔）の外周に導電性発熱膜を備えた長尺発熱体１ａと、その外周を被覆する絶縁材１ｂ（外皮）を備えている。絶縁材１ｂには、例えば、シリコン等、その他の樹脂を用いることができる。一例として図１（ａ）（ｂ）に示す絶縁材１ｂの断面寸法は、幅８．５ｍｍ×厚さ５ｍｍ程度としてあるが、絶縁材１ｂはこれ以外の断面寸法のものとすることもできる。例えば、幅は８ｍｍ〜１０ｍｍ程度、厚さは３ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲で適宜設計することができる。ここで示した数値はあくまでも例示であり、これ以外の寸法を排除するものではない。

前記被覆材２は絶縁材１ｂの外周に被覆してヒーター本体１を補強する部材である。この実施形態では、複数本のガラスファイバを網目状に編み込んだものを被覆材２として絶縁材１ｂの全周に被覆している。被覆材２にはガラスファイバ以外のものを用いることもできる。被覆材２でヒーター本体１の外周（長手方向の両端面を除く全周）を被覆することで長尺発熱ヒーターの強度（剛性）が高まり、被覆材２で被覆していないヒーター本体１に比べて、前後方向にも側面方向にも曲がりにくくなる。

前記補強材３は、ヒーター本体１の側面方向への曲げを規制して、長尺発熱体１ａが折損するのを防止するための部材である。この実施形態では、補強材３として線状のケプラ繊維を用いている。ケプラ繊維は可撓性があり、曲げても切断しにくく、伸縮性が乏しい特性を有する繊維である。この実施形態では、ヒーター本体１の両側面に、その長手方向に沿って一本ずつケプラ繊維を配設してある。それぞれのケプラ繊維はヒーター本体１の全長に及ぶ長さとしてある。補強材３は各側面に二本以上ずつ設けることもできる。なお、本願において、ヒーター本体１の側面とは、図１（ａ）（ｂ）に示すような、幅の狭い方の面を意味するのではなく、長尺発熱体１ａの幅方向外側の面を意味する。

ヒーター本体１に側面方向の曲げ力が働くと、図３に示すように、曲げ方向側の側面（第一側面）１０ａには縮まる方向に変形し（縮まる方向に力が働き）、曲げ方向と反対側の側面（第二側面）１０ｂには伸びる方向に変形する（伸びる方向に力が働く）。本発明の補強材３はヒーター本体１よりも伸縮性が乏しいため、第二側面１０ｂの伸びる方向の力が補強材３によって規制され、ヒーター本体１が側面方向へ曲がることによる長尺発熱体１ａの折損が防止される。

この実施形態では、それぞれのケプラ繊維をヒーター本体１に固定せず、図１（ｃ）に示すように、網目状に形成された被覆材２に織り込んである。ヒーター本体１に固定しないことで、ヒーター本体１の弾性力を一定程度確保し、ヒーター本体１を側面方向へ曲げた際の変形（長尺発熱体１ａの折損が生じない程度の変形）には追従できるようにしてある。他方で、ケプラ繊維はヒーター本体１の側面方向への所定以上の変形（曲げ）には追従せず、当該方向への変形を規制できるようにしてある。ケプラ繊維は被覆材２に織り込まずに、被覆材２の内側や外側に設けることもできる。被覆材２の内側に設けるときは、ケプラ繊維が抜け落ちないように被覆材２で保持し、被覆材２の外側に設けるときは、一部を被覆材２やヒーター本体１に固定すればよい。上記作用を発揮できる限り、ケプラ繊維はヒーター本体１に固定することもできる。

補強材３には、ケプラ繊維以外のものを用いることもできるが、いずれの場合も、ヒーター本体１（具体的には絶縁材１ｂ）よりも伸縮性（特に、側面方向への曲げ易さ）が乏しいものを用いるのが好ましい。絶縁材１ｂよりも伸縮性の乏しいものを用いることで、側面方向に曲げ力が働いたときでも補強材３の伸縮力以上に曲がることがない。本発明では、このような補強材３を設けることによって、ヒーター本体１に側面方向の曲げ力が働いた際の長尺発熱体１ａの折損を防止できるようにしてあるため、補強材３のない発熱ヒーターに比べて安全性が高い。

図示は省略しているが、絶縁材１ｂの外周には、樹脂コーティング層を設けることもできる。樹脂コーティング層を設けることによってすべり性が向上する。すべり性を向上させることで、施工時に発熱ヒーターを管状部材（図示しない）に通す作業の効率が向上する。また、樹脂コーティング層の外側には防水層を設けて防水効果を高めることもできる。樹脂コーティング層や防水層は、網目状の被覆材２を構成する一本一本の繊維の外周に設けることもできる。樹脂コーティング層の樹脂にはエポキシ樹脂が適し、防水層には樹脂製の熱収縮チューブを使用するのが適する。樹脂コーティング層や防水層は必要に応じて設ければよく、不要な場合には省略することができる。

本発明の長尺発熱ヒーターは、融雪用や床暖房用といった各種用途に利用することができる。

１ ヒーター本体
１ａ 長尺発熱体
１ｂ 絶縁材（外皮）
２ 被覆材
３ 補強材
１０ 長尺発熱ヒーター
１０ａ （長尺発熱ヒーターの）第一側面
１０ｂ （長尺発熱ヒーターの）第二側面
２０ ボビン
Ａ１ 前面
Ａ２ 背面
Ｂ１ 左側面
Ｂ２ 右側面

Claims (3)

1. 内部に発熱体が設けられた断面視長方形の角形発熱ヒーターであって、
   ヒーター本体の側面にその長手方向に沿って一本又は二本以上の線状の側方補強材が設けられ、
   前記側方補強材は前記ヒーター本体よりも伸縮性に乏しい材質からなる、
   ことを特徴とする角形発熱ヒーター。
2. 請求項１記載の角形発熱ヒーターにおいて、
   側方補強材がケプラ繊維である、
   ことを特徴とする角形発熱ヒーター。
3. 請求項１又は請求項２記載の角形発熱ヒーターにおいて、
   ヒーター本体の外側に網目状の補強材が設けられ、
   側方補強材が前記補強材に編み込まれた、
   ことを特徴とする角形発熱ヒーター。

Images