JP4606982B2 - 床暖房用電熱ボード及びヒーターパネル - Google Patents

Description

本発明は、床面から室内を暖房する床暖房用電熱ボードの改良に関するものである。

特許文献１には、軽量で、強度に優れた床暖房用電熱ボードが開示されており、複数の床暖房用電熱ボードを敷設用途に合わせて連結してヒーターパネルを構成することが開示されている。このヒーターパネルは、屏風状に折り畳まれた状態で搬送し、設置現場にて展開することで、容易に敷設可能であり、予め各電熱ボード間の電気的接続がなされていることから、敷設後に個々に配線することが不要であるという特徴がある。

このヒーターパネルは、図４（ａ）に示されるように、ヒーターパネルが梱包された状態では、ヒーターパネルを構成する個々の電熱ボードの連結部で山谷山谷・・・の形で屏風状に折り畳まれている。これを施工現場に搬入、開梱し、図４（ｂ）に示されるように、このヒーターパネルを引き伸ばして展開する。図４（ｃ）に示されるように、折り畳まれたヒーターパネルの谷部裏面を床下地に接地し、徐々に左右に展開し、最終的に山部裏面も接地されて敷き込みが完了する。位置決定は図４（ｄ）に示されるように、各電熱ボードの間隔を詰めることにより完了する。

又、各電熱ボードは、周囲外郭を桟木４で囲まれており、この桟木の上面に、発熱抵抗体に繊維強化プリプレグシートを積層して成型した面状発熱体３が、下面に補強シート８が固定されていることで、軽量であるにも拘わらず、構造的に高い強度を有している。

展開完了時のヒーターパネルは、折り畳まれていたときの連結部の曲がり代として、個々の電熱ボードが約３ｃｍの間隔で離れている。図５（Ａ）に示されるように、敷き込まれたヒーターパネルは、展開時に個々の電熱ボードの連結部に約３ｃｍ程度露出する電源線２が、図５（Ｂ）に示されるように、隣り合う電熱ボードを密着する際に、個々の電熱ボード内部に収納される様に、電源線２を通す空隙部２０が設けられている。

このように空隙部２０を設けるために、桟木４の一部を切除しており、空隙部分の強度が他の部分と比較してどうしても弱くなってしまう。又、敷設時には電源線を収納するが、図６に示すように、通常電源線２は、２軸の導線を絶縁被覆した略楕円形状の断面を有するため、収納時には長径が立ち上がる方向にねじれが生じ、その結果、面状発熱体３を押し上げて電熱ボードの平坦性が損なわれることがあった。図６（Ａ）は電源線収納前、図６（Ｂ）は電源線収納時の収納部における概略断面図である。

さらに、電極部の保護を達成するため、特許文献２には、電極部を有する発熱体と、その上面および／または下面に積層される繊維強化プリプレグシートおよび／または樹脂フィルムを積層成分として含む発熱積層体であって、該電極には表面粗さを有するアンカー部が設けられており、該電極側に配置された該繊維強化プリプレグシートおよび／または樹脂フィルムはアンカー部上部に貫通孔が設けられ、該アンカー部に電源供給線が接続され、該貫通孔に樹脂がモールドされたことを特徴とする電極部構造を有する発熱体が開示されている。

ここには、電極に接続後、電極の周囲を直径２０〜６０ｍｍの範囲で、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂等、あるいは熱可塑性樹脂、例えばエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）系ホットメルト樹脂等で、後に配する断熱材の厚みと同じになるようにモールドし、電極線を器体本体に強固に接続することができると記載されている。しかし、直径２０〜６０ｍｍの範囲で、断熱材の厚みと同じになるようにモールドするためには、該モールド部分に、非導電性樹脂枠（ブッシング）、例えば樹脂製枠等を併用して前記樹脂を充填する必要があり、手間が掛かる。
特開２０００−８１２２１号公報 特開２０００−１３３４２２号公報

本発明は、上記課題を解決するものであって、前記空隙部に対して有効な補強手段を設けることを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、上記ヒーターパネルを構成する個々の電熱ボードの空隙部に、樹脂製の補強部材を配し、さらに、この補強部材の構造を最適化することで、強度向上以外にも有用な特性を発現し得ることを見いだし、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、
電熱ボードの少なくとも周囲外郭に釘打可能領域を有する桟木が配置され、内部に断熱材が配置され、上面に面状発熱体が固定され、下面に補強シートが固定された床暖房用電熱ボードであって、少なくとも面状発熱体に電力を供給するための電源線の一部を電熱ボード内部に収納するための収納部を含む空隙部が設けられた前記電熱ボードにおいて、
前記電源線の収納部を含む空隙部には、樹脂製の補強部材が配されていることを特徴とする床暖房用電熱ボードに関する。

特に、前記補強部材は、少なくとも面状発熱体に面で接する基材部と、該基材部より鉛直方向に補強構造としてのリブが設けられており、前記基材部上の少なくとも電源線の通路及び電源線の収納部にはリブを設けず、面状発熱体の電極部に対応して貫通孔が設けられ、該貫通孔周囲に該貫通孔を囲むリブが形成されていることを特徴とする。

又、前記貫通孔を囲むリブの貫通孔に面する側壁に段差が形成されていることを特徴とする。

さらに本発明は、上記の床暖房用電熱ボードの複数を組み合わせてなる床暖房用ヒーターパネルであって、各電熱ボードは、長手方向側面で機械的連結手段にて連結され、屏風状に折り畳み可能であって、該側面において、あらかじめ渡り配線となる電源線により電気的に接続されており、屏風状に折り畳まれた状態から展開して、各電熱ボードの側面を密着させて敷設するに際し、露出していた前記電源線を前記樹脂製の補強部材が配された空隙部の電源線収納部に収納可能な床暖房用ヒーターパネルに関する。

本発明では、電源線を配する空隙部に樹脂製の補強部材を設けたことにより、強度アップが図れ、さらに、該補強部材が特定形状を有することで、電極周辺部の強化が図れ、配線作業が容易となる。加えて、面状発熱体の電極部に対応する位置の補強部材貫通孔を囲むリブの内壁に段差を設けることで、封止樹脂が確実に電極部を保護し、耐荷重アップが図れる。又、電源線収納部が樹脂材料で構成されることで、電源線の収納がスムーズに行える。

以下に本発明を詳述する。

本発明の適用される床暖房用電熱ボード及びヒーターパネルは、特許文献１に開示されるもので、各電熱ボードにおいて、渡り配線となる電源線を配し、敷設時に電源線を収納する空隙部に、本発明になる補強部材を配したものである。

補強部材は、耐熱性があり、絶縁性、難燃性の樹脂であれば、いずれの樹脂も使用可能であるが、特に射出成型や圧縮成型により容易に成型できる熱可塑性樹脂材料を用いることが好ましい。例えば、ＡＢＳ樹脂、ＰＰ樹脂、変性ＰＰＯ樹脂などが挙げられ、特に変性ＰＰＯ樹脂が好ましい。

この補強部材１は、図１に示すように、面状発熱体と面で接する基材部１１と、該基材部１１より鉛直方向に補強構造としてのリブ１２を設けたものであり、電源線の通路部及び電源線の収納部１３にはリブを設けず、また面状発熱体の電極部に対応して貫通孔１４が設けられており、該貫通孔１４の周囲に該貫通孔を囲むようにリブが形成されていることを特徴としている。同図では、略円形状の貫通孔を設けているが、これに限定されるものではなく、多角形状の貫通孔及びリブ構造となっていてもよい。又、図１では４つの貫通孔が設けられているが、これは、電極位置が変わった場合にも対応できるように予備の貫通孔を設けた例を示している。従って、貫通孔は面状発熱体への電気的接続を図る電極に応じた数だけ形成してあればよく、例えば、図２に示すように両外側の２個のみが電極接続に用いられるのであれば、内側の２個の貫通孔は設けずともよい。この貫通孔の大きさは特に制限されるものではなく、面状発熱体の電極への電気的接続が可能であればどのような大きさであってもよい。樹脂封止及び封止樹脂による耐荷重向上を図るためには、円の場合は約直径２０〜６０ｍｍの大きさとするのが好ましい。

ここで、補強部材の厚み（基材部底面からリブ上面までの厚み）は、電熱ボードの厚みから面状発熱体及び補強シートの厚みを引いた厚み、すなわち、ほぼ桟木４の厚みとする。又、電源線２の通路及び電源線の収納部１３での基材部１１の厚みは、電源線２のよれによる膨れを防止する観点から１ｍｍ以上の厚みであることが好ましい。しかし、あまり厚すぎると電源線の収納スペースが確保できず、又、樹脂材を多量に使用することからコスト高となる。従って、通常は２ｍｍ程度までの厚みであればよい。又、リブ１２は、補強に有効な格子状に形成すればよく、さらに、各リード配線を補強部材の外へ通すための通路１５，１６などを設けてもよい。例えば、電源線から電極へ接続するにあたり、図２に示すように、サーモスタット５等の過昇温を防止する安全装置を経由して接続する場合などに有効である。

又、電源線の収納部１３への電源線２の収納をスムーズにするため、電源線収納部へのスロープ状のリブを形成して電源線導入部１７を形成しておくことが好ましい。この結果、破線で示したように電源線の収納がスムーズに行える。

前記したように、面状発熱体の電極部に対応する貫通孔１４周囲には該貫通孔を囲むようにリブが設けられる。この貫通孔周囲のリブは、前記特許文献２におけるブッシングとしての機能も兼ね備えており、このように一体に形成されていることで、電極部のモールディングを精度良く行うことができる。又、この貫通孔周囲のリブ部分には、図３の断面図に示すように、段差を形成しておくことが好ましい。このように段差部を設けてモールド樹脂１９の充填を行うことにより、耐荷重向上が図れる。

又、電源線２は、補強部材１内で移動しないように、固定部材１８にて固定されることが好ましい。図１では２点で固定する例を示しているが、これに限定されるものではない。又、固定部材１８を配する基材部１１には、浅い凹みを形成しておくことで、固定部材の位置決めが容易となる。

本発明でいう電熱ボードとは、ヒーターパネルを構成する器具の単位を意味しており、通電発熱し通常使用時の耐熱性と自身および周囲の過昇温を防止する安全装置を有する。図２は本発明が適用される電熱ボードの平断面図、図３は、図２におけるＡ−Ａ’線（図３（Ａ））及びＢ−Ｂ’線（図３（Ｂ））での断面図を示す。なお、図２及び図３では、補強材１の構造を説明するために便宜上、上下を逆に表示している。電熱ボードの周囲外郭には強度のある桟木（枠）４を配置し、内部に軽量かつ保温性に優れた断熱材９を配置し、上面に面状発熱体３を固定し、下面に補強シート８を固定してある。所望により、面状発熱体の上面または下面には均熱材が固定される。ここで、面状発熱体３、補強シート８、および均熱材などの固定は、桟木４に対して接着、釘打ち、はめ込み、両面粘着テープなどによる粘着などによって行われる。

上記構造により、電熱ボードが軽量かつ高強度を有すに至り、全体としてのヒーターパネルの操作性を向上させ、施工時の展開敷設を容易にならしめている。桟木（枠）４は木材等の補強材のみでもよいが、補強材と防振防音材との積層構造が好ましい。この桟木（枠）４の積層構造は、補強材と防振防音材との上下が逆のもの、また３層以上でも良い。図２では電熱ボードの４辺を桟木４（枠）が囲っているが、更に強度が必要な場合は内部に縦および／または横に桟木を増やすこともできる。

本発明で使用する面状発熱体は、本発明のヒーターパネルを構成する個々の電熱ボードの上面に固定される。本発明に使用される面状発熱体は、特に限定されないが、耐久性および遠赤外線放射効率の見地から炭素繊維（ＣＦ）を発熱抵抗体とする面状発熱体が好ましい。

またヒーターパネルの厚さを抑え、省スペースなヒーターパネルを得るために、本発明に使用される面状発熱体は薄型のものが望ましく、厚さ２ｍｍ以下のものが望ましく、さらに望ましくは厚さ０．８ｍｍ以下のものが使用される。本発明に面状発熱体として使用できる好適な面状発熱体の一例として、特開平８−２０７１９１号公報に開示されている発熱体が挙げられる。これは非導電性繊維および導電性繊維の交点を接合してなる発熱体用の網目状構造体の両端において、導電性繊維と電極を接続した後、樹脂に包埋あるいは繊維強化プリプレグシートを積層して成形した発熱体用の繊維強化樹脂成形体表面に均熱材および断熱材を固定した発熱体である。さらに、前記特許文献２に開示されるような電極部を形成した発熱体も好ましく使用できる。

本発明では、面状発熱体から発熱された熱を均一にして、その上部の仕上げ材（フローリングまたは畳など）に伝えるために、均熱材を設けることが好ましい。均熱材としては具体的には、金属の箔、板などであり、例えばアルミニウム、銅などが用いられる。

本発明で用いられる断熱材は、面状発熱体から発生した熱が裏面に透過するのを抑え、上面の仕上げ材方向に有効に熱を与えるために用いるため、軽量で断熱効果がありヒーターの通常使用温度に対する耐熱性を有するものであればよい。例えば発泡ポリウレタン、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレンなどの発泡樹脂、または硬質木質繊維板あるいは軽量木質繊維板などの木質繊維成形体、ポリエステル繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維などの合成繊維等からなるフェルトマットなどが用いられる。

本発明で用いられる電熱ボードの周囲外郭には軽量で強度のある補強材が枠として使用される。具体的には、木材、合板、軽量プラスチック等が補強材として用いられる。この上面には面状発熱体が、また下面には補強シートが、そして内部には断熱材と配線および安全装置等が配置される。面状発熱体下面と枠上面および断熱材上面が固定され、補強シート上面と枠下面および断熱材下面が固定されることにより、電熱ボード全体として高い強度が得られる。また周囲のみに枠を配することで、全体の重量が軽減され、自重による反り等の変形を抑制しかつ作業性を向上する。

さらに、この枠部分に面状発熱体の絶縁部分を配置することができ、ヒーターパネルの固定とその上の仕上げ材の固定に必要な、接着、釘打ち、はめ込みなどの可能領域が確保できる。この電熱ボードの周囲外郭に設けた接着、釘打ち、はめ込みなどの可能領域に、前述の補強材と防振防音材を積層することにより、電熱ボード上の床仕上げ材から電熱ボード下の床下地材への音の伝播を抑制し、静粛性に優れた暖房床構造を得ることができる。

防振防音材とは、振動減衰が得られかつ上部からの荷重に耐えうる反発力をもつ材料であり、前述の補強材の上面あるいは下面に配置し共に枠として機能する。具体的にはクロロプレン等をベースとしたゴム系シート材、改質アスファルト系シート材、圧縮ウレタン発泡材、ポリエチレン発泡材等、あるいはこれらの材料に振動減衰を高めるためのフィラー、添加物を含んだものを用いることができる。

本発明で用いられる補強シートとは、電熱ボードの下面に固定され、断熱材および枠の下面に固定することにより電熱ボードの強度を増すとともに、電熱ボードの内部回路を保護する。具体的にはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル等のワリフシート、あるいはこのワリフシートと紙のラミネート品、プラスチック系やアスファルト系の各種防水シート、ベークライト等のプラスチック成形板、ブリキやアルミあるいはステンレス等の金属板等を用いることができ、またこれらを同時に複数用いることもできる。特に軽量で、強度的に優れるアルミ板を用いるのが好ましい。

本発明のヒーターパネルとは、軽量かつ高強度な電熱ボードを、あらかじめ施工する部屋の大きさに合わせた敷設面積および所要出力になるように、折り畳み可能な状態で所定数量連結したものであり、施工の際に一人で展開敷設が可能かつ個々の電熱ボード間の電源線結線工事が不要なことを特徴に持つ。このため施工時間が大幅に短縮され、また特殊な技能を持たずとも電気床暖房の敷設までが可能となる。

複数の電熱ボードの連結は、機械的連結手段、例えば、敷設後に引き剥がし可能な紙や、図２に示すように、ボードの長手方向側面に孔６をあけておき、そこにループ状のプラスチック、ひも、針金などからなる連結帯７を通して、隣り合うボードをつないで折り畳み可能としたヒーターパネルを用いて行うことができる。例えば、インシュロックと呼ばれるプラスチック製の電線コードを束ねる部品が強度、操作性、後で切断する時の容易性、価格などの点で好ましい。又、ビニールや金属線等で形成した結束帯も好ましく使用される。

電熱ボードの電気的な連結手段は、連結したヒーターパネル全体の出力から算出した定格電流に対し適切な仕様を有する電気配線に関する各種規定に沿った電源電線で連結される。電気回路上は、この電源線にあらかじめすべての電熱ボードが並列に接続されており、その接続部は各電熱ボードの内部に格納されている。

このようなヒーターパネルが敷設される床下地は特に限定されないが、例えば木質床下地、コンクリート床下地、乾式遮音二重床などに施工できる。このとき、各電熱ボードに釘打ち可能領域を表示しておくことにより、釘打ち等により床下地に固定する際に電気配線や、面状発熱体の電気部品等に悪影響を与えることがない。ここで、釘打ち可能領域は、枠材上であって、面状発熱体の発熱抵抗体やリード線、電極等の存在しない部分や、各ボード間に電力を供給する渡り配線等の取り付け位置を区別している。

本発明のヒーターパネルの上に敷設される床仕上げ材は特に限定されないが、床暖房用の畳、床暖房用木質フロアー材、合板＋カーペットなどが好適に使用できる。

本発明のヒーターパネルに使用される樹脂製補強部材の概略図である。 本発明のヒーターパネルの平断面図である。 （Ａ）は図２Ａ−Ａ’線での断面図、（Ｂ）は図２Ｂ−Ｂ’線での断面図である。 従来及び本発明のヒーターパネルの敷設方法を説明する図である。 従来技術のヒーターパネルにおける電源線の収納を説明する図である。 従来技術における問題点を説明する部分断面図である。

符号の説明

１ 樹脂製補強部材
１１ 基材部
１２ リブ
１３ 電源線収納部
１４ 貫通孔
１５ 配線導出部
１６ 配線導入部
１７ 電源線導入部
１８ 固定部材
１９ 封止樹脂
２ 電源線
３ 面状発熱体
４ 桟木
５ サーモスタット
６ 孔
７ 連結帯
８ 補強シート
９ 断熱材

Claims (5)

1. 電熱ボードの少なくとも周囲外郭に釘打可能領域を有する桟木が配置され、内部に断熱材が配置され、上面に面状発熱体が固定され、下面に補強シートが固定された床暖房用電熱ボードであって、少なくとも面状発熱体に電力を供給するための電源線の一部を電熱ボード内部に収納するための収納部を含む空隙部が前記面状発熱体と補強シートとの間に設けられた前記電熱ボードにおいて、
   前記電源線の収納部を含む空隙部には、樹脂製の補強部材が配され、該補強部材は、少なくとも面状発熱体に面で接する基材部と、該基材部より鉛直方向に補強構造としてのリブが設けられており、前記基材部上の少なくとも電源線の通路及び電源線の収納部にはリブを設けず、面状発熱体の電極部を取り囲む貫通孔が設けられ、該貫通孔周囲に該貫通孔を囲むリブが形成されており、該貫通孔にモールディング樹脂が充填されていることを特徴とする床暖房用電熱ボード。
2. 前記貫通孔を囲むリブの貫通孔に面する側壁に、前記基材部の開口幅より幅が狭くなるように段差が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の床暖房用電熱ボード。
3. 前記貫通孔を囲むリブの一部に、前記面状発熱体の電極部と接続する配線を通す前記リブで区画された通路が接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の床暖房用電熱ボード。
4. 前記補強部材の電源線導入部から収納部にかけてスロープ状にリブが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の床暖房用電熱ボード。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の床暖房用電熱ボードの複数を組み合わせてなる床暖房用ヒーターパネルであって、各電熱ボードは、長手方向側面で機械的連結手段にて連結され、屏風状に折り畳み可能であって、該側面において、あらかじめ渡り配線となる電源線により電気的に接続されており、屏風状に折り畳まれた状態から展開して、各電熱ボードの側面を密着させて敷設するに際し、露出していた前記電源線を前記樹脂製の補強部材が配された空隙部の電源線収納部に収納可能な床暖房用ヒーターパネル。

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