JPH04206380A - 金属箔ラス面状発熱体 - Google Patents

金属箔ラス面状発熱体

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JPH04206380A
JPH04206380A JP33515390A JP33515390A JPH04206380A JP H04206380 A JPH04206380 A JP H04206380A JP 33515390 A JP33515390 A JP 33515390A JP 33515390 A JP33515390 A JP 33515390A JP H04206380 A JPH04206380 A JP H04206380A
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JP
Japan
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lath
metal foil
heating element
resistance value
electrical resistance
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JP33515390A
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English (en)
Inventor
Masaaki Washida
政昭 鷲田
Hiroyuki Yamada
寛之 山田
Takao Yoshimoto
吉本 孝夫
Akio Hirose
廣瀬 彰夫
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Bridgestone Corp
Nippon Steel Corp
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Bridgestone Corp
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は床暖房、保温、凍結防止、融雪等の電気を熱源
として用いる金属系面状発熱体に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、エネルギー源を電気にした、床暖房、保温、凍結
防止、融雪用等として使用されている発熱体は、第8図
に示すようなカーボン系発熱体、及び第9図に示す金属
系発熱体に大別される。
−船釣にカーボン系発熱体は、ゴム又はプラスチックに
カーボンを混入した抵抗発熱材6を絶縁シート7の上面
に塗布し、該絶縁シートの長手方向両側全長にフィダー
線8を付け、これに通電して発熱体を発熱させている。
かかるカーボン系発熱体の発熱量の調整は、絶縁シート
の上面に塗布する抵抗発熱材のカーボン混入量、又は抵
抗発熱材の塗布厚み量で調整しているが、特開昭61=
211982号公報で説明されている様にカーボン混入
割合、塗布厚みのバラツキ等により電気抵抗値が変わり
発熱量に大きなバラツキが生じる他、面状で均一な発熱
量を得られない等の問題点を抱えている。特にこの発熱
体の表裏面にゴム等をゴム加硫機で積層パックしたマッ
ト状の商品を製造する場合に、その製造過程で電気抵抗
値が大きく変化する。
更に、これらのマット状商品を使用中に外力が加わると
電気抵抗値が変わり、特に機械的な屈曲に対しても電気
抵抗値が変化する等、発熱量が非常に不安定である他、
強度的にも劣化が生じる等の欠点を有している。一方、
従来の金属を用いた発熱体は、発熱体に用いる金属の電
気固有抵抗値は一定で、外力に対して抵抗体の断面積が
変化しない限り、電気抵抗値は変化せず安定した発熱量
を得ることができる利点がある。しかし、限られた面積
の中で電気抵抗値を変えるとなると第4図に示す如く、
発熱体を線状又はリボン状に成形し、これらの寸法を機
械的に変え断面積を変化させるか、該線又はリボンの長
さを変えて電気抵抗値を変えることしか出来ない。
従って、面状に均一に発熱させるような発熱体を製造す
る場合は工業的に非常に困難であり、製造コストも非常
に高いものとなる。
〔発明が解決しようとする課題; 本発明はかかる点に鑑みなされたもので、電気抵抗値が
高く、且つ極めて安定じている金属箔ラスを活用し、面
状に均一な発熱特性を有し、且つ外力に対しても電気抵
抗値が変化することがない理想的な発熱体を提供するこ
とに有る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、電気固有抵抗値が一般的に高い金属箔、いわ
ゆる高Al含有ステンレス鋼のような、高温強度が高く
、耐高温酸化特性、耐食特性に優れている金属箔を、精
密ラス加工機で、全幅、全長をスリット打ち抜き伸延し
たラスにすることで、ラスの持つ電気抵抗値を大幅に高
めると同時に、当該金属箔の厚み、該ラスの幅及びラス
加工寸法を変えて電気抵抗値を任意に可変させること、
並びに該ラス全平面が均一な発熱特性を有する理想的な
発熱体を生み出すことにある。更には、部分的に発熱量
が異なるように単位面積当りの電気抵抗が異なる金属箔
ラス板を製作し、それらを複数条並置して一枚の発熱体
を構成するものである。
すなわち、本発明の要旨とするところは下記のとおりで
ある。
(1)  Cr13.0〜17.0%、Af2.0〜6
.0%を含有するステンレス鋼箔をスリット打抜き伸延
加工により網目を形成した金属箔ラス板と、該金属箔ラ
ス板の固有電気抵抗の1/10以下の固有電気抵抗を有
する金属箔リボンを該金属箔ラス板の両端に接着せしめ
て構成したことを特徴とする金属箔ラス面状発熱体。
(2)  ステンレス#AMの厚みおよび/または金属
箔ラス板とする場合のラス目の寸法を変えて単位面積当
りの電気抵抗が異なるように構成した前項l記載の金属
箔ラス面状発熱体。
(3)単位面積当りの電気抵抗が異なるように形成した
金属箔ラス板を複数条並置して同一平面内で部分的に発
熱量が異なるように構成した前項1記載の金属箔ラス面
状発熱体。
(実施例) 以下に本発明の構成について実施例により説明する。
第1図は本発明の金属箔ラス発熱体の基本構成を示す。
1は本発明の金属箔ラス発熱体であり、第1表に示すよ
うな高Al含有ステンレス鋼を用いる。該発熱体の両端
に電気抵抗値の充分低い金属箔リボン2を、シーム溶接
又はハンダを用いて強固に接着させている。この理由は
、単に金属箔ラス発熱体1の両端に通電しても、第10
図に示す様に電流は電気抵抗値の最も低い所を流れ、特
に該ラス発熱体コーナ一部には電流が流れ難(、結果と
して該ラス発熱体平面全域を発熱させることが出来ない
。従ってこの問題点を解決する目的から考え出されたも
ので、金属箔リボン2は各種の実験結果から電気抵抗値
が低い、厚み150μm程度の銅又はニッケル箔リボン
が良く、特にこれらのリボンの電気抵抗値は、金属箔ラ
ス発熱体の電気抵抗値の1/10以下であれば、金属箔
ラス発熱体1の全幅に均等に電流を分配でき、該ラス発
熱体平面全域を発熱させることが可能となる。Eは印加
する電源電圧を示す。
第1表 第2図は、本発明に用いる金属箔ラス発熱体の製造方法
に示す説明図で、同図(イ)は金属箔力・らスリット打
抜きによりラス状とする過程を示している。すなわち、
本発明の金属箔ラス発熱体番ま精密ラス加工機Bにより
連続的にスリ・ント打抜きされ、同時に伸延されて得ら
れる。第2図(ロ)は、このようにして得られた金属箔
ラス発熱体1の全体図であり、同図()句にその部分拡
大図を示す。
周知の如く、金属発熱体の電気抵抗値R[Ω]は、−船
釣に次式(1)で表せるように、素材である金属の電気
固有抵抗値ρ[Ω−mn+]に比例しており、金属発熱
体の長さ、すなわち抵抗体の長さしCIIIII+]に
比例すると同時に、金属発熱体の断面積、すなわち抵抗
体の断面積S (mm” ”Jに反比例する。又、リボ
ン条の金属抵抗体の断面積S(、、n2)は、抵抗体の
厚みt (mmlと幅b (n+m)の乗数である。
R[Ω〕=ρ〔Ω−Imm〕×LCIIII11]÷S
Cm111〕=ρ〔Ω−IllLL1〕×L〔IIIr
n〕÷(t (mm) X b [:mm) )   
−(1)従って、電気固有抵抗値ρ= 125 Xl0
−’Ω−II+−である金属箔により、厚みt=100
μm、幅す一100mm、長さL = 1000mmの
電気抵抗値Rは、上記の式(1)より R〔Ω:l = 125 xlO−’xloo。
÷(100xlO−6xlOO)=0.125Ωとなる
一方、この金属箔を本発明の第2図(ハ)の拡大図の様
にラス加工した金属箔ラスは、ラスのメツシュ毎に抵抗
回路がある並列回路となり、電気抵抗値は当該ラスの寸
法で決定される。
今、計算を簡略化するため、当該ラスの抵抗値回路を第
3図に示す等価回路モデルを用い電気抵抗値を計算し、
実測抵抗値との比較を試みた。
モデルに使用した当該ラス加工寸法はラスの1目の寸法
を第2図(ハ)に示すようにラス目の長さをSW、幅を
LW、ラス目を構成するラス体の幅をWとした場合、そ
れぞれ SW= 1.5mm、 LW=3.0mmW=0.2m
+aとした。
このモデルの並列抵抗の一本当たりの電気抵抗値R8は
次式(2)であり、 RO(Ω〕=ρ〔Ω−mm) xL、  (nuw)÷
(t (mm) xW (mob) )  ・・・(2
)又、並列回路の電気抵抗値を求める式は次式(3)で
ある。
一方うス幅B+の並列抵抗の回路数Nは、N=B+  
(mm〕÷LW(mm)で表すとした場合、当該ラスの
電気抵抗値は次式(4)で表すことができる。
R,(Ω〕 B、  (mm)÷LW(mm) ρ〔Ω−mn) XL+[mm]÷(t [mml X
 W [nu++] )・・・ (4) 従って、ラス幅B、を1001、ラス長さり。
を1000mmとした場合、そのラスの電気抵抗値R4
は、金属箔は電気固有抵抗値ρ= 125 Xl0−’
Ω−冒mで、厚みt=100μmであるから、式(4)
により算出すると 1       100÷3.0 R,125X10−’X1000÷(100X100 
Xl0−6X0.2)R,=1.875Ωとなる。
一方、当該ラスの電気抵抗値を抵抗計で測定したところ
、電気抵抗値はR8=1.871Ωを示した。このこと
は、前述した当該ラスの抵抗値回路モデルが比較的正確
で、実用に耐えることを証明している。
第4図は本発明のように金属箔をラス加工した場合と、
ラス加工しない場合の発熱体の電気抵抗値の比較を表す
グラフである。図で明かな如(、金属箔をラス加工をす
ることで、電気抵抗値は大幅に高まり、通電発熱体とし
て充分使用できる。
又、本発明による金属箔ラスの電気抵抗値は、ラス加工
寸法により決定されることから、このラス加工寸法を変
えることで目的とする電気抵抗値が得られる。更に、ラ
ス加工寸法が同じでも、金属箔の電気固有抵抗値、厚み
及びラス幅を変えても電気抵抗値は変わる。即ち、使用
目的に見合った電気抵抗値を任意に造り得る訳であり、
工業的に極めて優れた効果を奏する。
次に本発明の他の構成例を第5図により説明する。同図
(イ)に示す例は電気抵抗値が大きく異なる特定幅の金
属箔ラス発熱体を交互に複数条を並列に並べて構成した
もので、例えば標準の電気抵抗値を有する金属箔ラス発
熱体1に対して、電気抵抗値の低い金属箔ラス発熱体1
′を用いるものである。同図(ロ)はそれらの電気抵抗
値が大きく異なる特定幅の金属箔ラス状発熱体1及び1
′をグループ化して複数条列に並べたもので、いずれも
長手方向の両端末に、前述の金属箔リボン2をシーム溶
接して金属箔ラス面状発熱体としている。
この様にして組立られた金属箔ラス発熱体に、金属箔リ
ボン2を介して通電すると、電気抵抗値の大きい金属箔
ラス発熱体には電流が流れずらくなり、電気抵抗値の小
さい金属箔ラス発熱体には電流が流れ易くなるため、金
属箔ラス発熱体はこれらの電流に見合った発熱をする。
−このことは電気抵抗値の異なる金属箔ラス発熱体を任
意に組み合わせ、この回路に同一の電圧を掛けるだけで
部分的に必要な発熱量が得られる。
次に本発明の金属箔ラス面状発熱体を用いた一実用例で
ある融雪・保温マットを第6図により説明する。
1は本発明の金属箔ラス発熱体であり、3の耐絶縁性表
面ゴムと4の耐絶縁性裏面ゴムに挟まれ、完全防水と外
部との電気的絶縁を図っている。5は電源供給ケーブル
であり、該ケーブルの芯線5−1.5−2は、1の金属
箔ラス発熱体の両側端にシーム溶接等で強固に固定され
た金属箔リボン2にそれぞれハンダで強固に接続してい
る。
この様な融雪・保温マット等を工業的に製造する場合、
先ず耐絶縁性裏面未加硫ゴム4の上面に、前述した金属
箔リボン、電源コード芯線を取付けた金属箔ラス発熱体
1を正規の位置に設置後、絶縁性表面未加硫ゴム3を被
せて、図面では省略しているゴム加硫成形金型に組み込
み、ゴム加硫機で高温加圧して製造する。その際、未加
硫ゴムは徐々に加硫が進み相対する表裏面のゴムが、ラ
ス目を通じて流動しつつ金属箔ラス線を覆い包み一体成
形が完成する。この様にゴム成形中に高温加圧にされて
も金属箔ラスの断面積は変化せず、金属箔ラスの抵抗値
は一切変化せず安定している。
又、金属箔ラスの経時変化は極めて少なく、抵抗値も極
めて安定している他、外力による屈曲にも追従が容易で
強度劣化が生じな(長期の使用に耐え得る。
第7図は電話ボックス等の融雪マットに適用した実施例
である。電話ボックス等は頻繁に人が出入りするため雪
の吹き込みがあること、又、靴に付着した雪を持ち込む
等、入口付近に雪が堆積雪し易いので、この部分のみ融
雪能力を大きくする目的で造られたものであり、入口付
近に相当する部分に電気抵抗値の低い金属箔ラス発熱体
1′を用い、それ以外の部分には電気抵抗値の高い金属
箔ラス1″を用いている。当該マットの製造方法は、第
6図で説明したのと同じため、ここでは詳細説明を省略
する。このようにして製造された融雪マットに通電する
と、電気抵抗値の低い金属箔ラス発熱体1′を用いた部
分の発熱容量は大きく、電気抵抗値の高い金属箔ラス発
熱体1″を用いた部分の発熱容量は小さくなる。従って
、当該融雪マントは入口付近の融雪能力は高く、その部
分以外は融雪能力を抑ええているので融雪効率は極めて
高くなり、結果として省エネルギーが期待できる。
[発明の効果] 以上の如く、本発明の金属箔ラス面状発熱体は、金属箔
の厚み及びラス加工寸法を変えたり、ラスの幅を変える
ことで、任意の電気抵抗値を得ることができる他、電気
抵抗値の大きく異なる金属ラスを任意に組立、同一の電
圧を掛けるのみで、必要な所に必要な発熱容量が容易に
得られる。又、発熱体は金属箔ラスであり、長期の使用
に対して抵抗値は経時変化が無(安定しており、ラス目
を通じてゴム等の絶縁被覆も容易にできる他、外力によ
る屈曲にも追従でき耐久性も極めて高い。更に金属箔ラ
ス全体が均一な面状発熱体となる等、理想の発熱体とも
言え、産業上極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す平面図、第2図(イ)は
本発明に係る金属箔ラス発熱体の製造方法を示す説明図
、第2図(ロ)は第2図(イ)に示す方法により製造さ
れた金属箔ラス発熱体の全体を示す平面図、第2図(ハ
)はラス部の部分拡大図、第3図はラス発熱体の等価電
気抵抗回路モデルを示す説明図、第4図は金属箔のラス
加工した場合としない場合の電気抵抗を比較して示す図
、第5図は本発明の他の構成例を示す斜視図、第6図お
よび第7図は融雪マットの構成例を示す斜視図、第8図
および第9図は従来の融雪マットの構成例を示す斜視図
、第10図はラス体への電気の流れを示す説明図である
。 符号1は金属箔ラス発熱体、2は金属箔リボン、3は耐
絶縁性表面ゴム、4は耐絶縁性裏面ゴム、5は電源供給
ケーブルである。又、1′は電気抵抗値の低い金属箔ラ
ス発熱体、3′は耐絶縁性表面未加硫ゴム、4′は耐絶
縁性裏面未加硫ゴム、1″は電気抵抗値の高い金属箔ラ
ス発熱体である。尚、5−1.5−2は電源供給ケーブ
ルの芯線である。 第1図 / 〔−一一□−−−− 第4図 〈単種す沫〉 $Jit 4 (、aR) 第2図 (ロ)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Cr13.0〜17.0%、Al2.0〜6.0
    %を含有するステンレス鋼箔をスリット打抜き伸延加工
    により網目を形成した金属箔ラス板と、該金属箔ラス板
    の固有電気抵抗の1/10以下の固有電気抵抗を有する
    金属箔リボンを該金属箔ラス板の両端に接着せしめて構
    成したことを特徴とする金属箔ラス面状発熱体。
  2. (2)ステンレス鋼箔の厚みおよび/または金属箔ラス
    板とする場合のラス目の寸法を変えて単位面積当りの電
    気抵抗が異なるように構成した請求項1記載の金属箔ラ
    ス面状発熱体。
  3. (3)単位面積当りの電気抵抗が異なるように形成した
    金属箔ラス板を複数条並置して同一平面内で部分的に発
    熱量が異なるように構成した請求項1記載の金属箔ラス
    面状発熱体。
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