JPH0842868A - パネルヒータの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄く軽量で遠赤外線放射効率が良く、温度暴
走を生じることがなく、表面全体で均一な遠赤外線を安
定して放射するとともに、所定温度に速やかに発熱する
ことができ、用途に応じて遠赤外線の放射方向を選択で
き、広範囲の用途に使用可能とし、見栄えが良く、しか
も充分な強度を有するとともにヒータとしての安全性が
高く容易にかつ安価に組み立てることができるパネルヒ
ータの製造方法を提供する。 【構成】 炭素繊維混抄紙からなり遠赤外線を放射する
湾曲面状発熱体３９と対向する表面側にアルミシート反
射板３６を設けた湾曲ハニカムコア３７をロッド３８を
介して配置し、面状発熱体３９の前面周縁部にヒータ調
節部６８を設けた湾曲前部枠体４０を当接し、反射板３
６の裏面に湾曲後部枠体３４を間隔を有して設け、固定
部材により前記前部枠体と前記後部枠体とを連結し前記
各部材を一体化するパネルヒータの製造方法を構成した
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維面状発熱体を
発熱源として使用したパネルヒータの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】暖房装置として石油、ガス燃焼器具及び
電熱器具等が広く用いられているが、特に、局部的な暖
房を行う暖房器具としては電熱によるパネルヒータが用
いられている。このような電熱によるパネルヒータにお
いては、近年遠赤外線を放射するパネルヒータが、被服
等の貫通力が大きく暖房効率が高いことで注目されてい
る。

【０００３】遠赤外線を放射するパネルヒータの熱源と
しては主としてニクロム線等の電気抵抗値の高い金属発
熱体を用い表面にカーボンパウダー、セラミックス等を
設け、これを加熱することによって、カーボンやセラミ
ックスから遠赤外線を放射させることが行われている。
また、パネルヒータの熱源として、炭素繊維面状発熱体
を用いることも提案されているが、実用化のために多く
の解決すべき課題が存在し、普及するには至っていな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のニクロム線
等の金属発熱体表面にカーボンやセラミックス等の設け
たパネルヒータにおいては、発熱源としてのニクロム
線、及び熱放射源としてのカーボンやセラミックスが嵩
ばり、かつ重いため、その使用範囲が限定されるほか、
遠赤外線は発熱源から遠赤外線放射源に熱を伝達させて
いるので伝熱効率が悪く、遠赤外線の放射効率が悪い欠
点がある。また、発熱源としてのニクロム線の配置等に
より発熱ムラが生じるほか、発熱源の熱が裏面にも伝達
されるため熱効率が悪く、これを防止するため断熱ボー
ト等を設けると更に重量が増加することとなる。

【０００５】一方、炭素繊維面状発熱体をパネルヒータ
として用いる場合には、パネル全面に亘って均一に発熱
するとともに、所定温度に速やかに発熱する炭素繊維面
状発熱体が開発されておらず、しかも低温に温度調節す
ることが困難であり、局部的な熱暴走を生じることがあ
るため、その実用化はきわめて困難であった。更にこの
ような炭素繊維面状発熱体の上記欠点を解消するため、
面状発熱体に各種部材を積層し一体化してパネルヒータ
を形成する必要があるが、その適切な形成手段が開発さ
れていなかった。また、炭素繊維面状発熱体は薄く、軽
量で自由に変形する長所を有する一方、所定形状を維持
するためには補強部材及び枠体等を必要とするが、それ
等の部材を製品としての見栄えが良く、軽量でありなが
ら充分な強度を有し、ヒータとしての安全性が高く、容
易にかつ安価に組み立てることができパネルヒータの開
発が必要とされる。

【０００６】したがって、本発明は、薄く軽量で遠赤外
線放射効率が良く、温度暴走を生じることがなく、表面
全体で均一な遠赤外線を安定して放射するとともに、所
定温度に速やかに発熱することができ、用途に応じて遠
赤外線の放射方向を選択でき、広範囲の用途に使用可能
とし、見栄えが良く、しかも充分な強度を有するととも
にヒータとしての安全性が高く容易にかつ安価に組み立
てることができるパネルヒータの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、炭素繊維混抄紙からなり遠赤外線を放射す
る湾曲面状発熱体と対向する表面側にアルミシート反射
板を設けた湾曲ハニカムコアをロッドを介して配置し、
前記面状発熱体の前面周縁部にヒータ調節部を設けた湾
曲前部枠体を当接し、前記反射板の裏面に湾曲後部枠体
を間隔を有して設け、固定部材により前記前部枠体と前
記後部枠体とを連結し前記各部材を一体化するパネルヒ
ータの製造方法を構成したものである。

【０００８】

【作 用】本発明は、上記のように構成したので、炭
素繊維混抄紙から放射される遠赤外線は表面全体から均
一に放射され、その発熱開始時には、炭素繊維混抄紙の
裏面に位置するアルミシートからなる反射板に反射され
た面状発熱体自身の放射熱によって加熱され、速やかに
所定の温度に立ち上がる。このような機能を有する炭素
繊維面状発熱体は、薄く軽量に形成され、反射体はアル
ミシート製であり、裏面の発熱体はハニカムコアからな
るので、全体が薄く軽量となっている。また、その製造
に際しては、後部枠体上に反射板、ハニカムコア、ロッ
ド、面状発熱体を順に載置し、その上から前部枠体を覆
せ、両枠体を連結する固定部材により両者を固定するこ
とにより全部材は一体化してパネルヒータが形成され
る。更に、面状発熱体の遠赤外線放射面が曲面をなして
いるので、パネルヒータの用途に合わせて遠赤外線の放
射方向を内方に集中させ、あるいは外方に発散させる等
任意の曲面を選択する。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本考案が適用される炭素繊維面状発熱体は、その断面を
図９に示すように、コウゾ、ミツマタ、マニラ麻等から
なる和紙用靭皮繊維及び／又はパルプ繊維２１と、炭素
繊維２２とを混合し抄紙して形成されている。炭素繊維
としては、フィラメント径６．８μ、比抵抗２０μΩｍ
程度のＰＡＮ系炭素繊維を約５〜１５％程混合したもの
が用いられる。

【００１０】このような靭皮繊維を混合して抄出する際
には、例えばトロロアオイの根から抽出した粘液を混合
する。トロロアオイの根の粘液は、和紙の「ネリ」とし
て使用されているものであるが、特に炭素繊維と混抄す
る際には、炭素繊維の分散を良好とし、また、抄紙後に
乾燥すると、粘性が消える特性は面状発熱体として好特
性であり、かつこの粘液は炭素繊維が相互に重なり合う
部分に接着剤のように付着し、炭素繊維の接触抵抗を安
定化し、面状発熱体の温度暴走を防止し、通電電流に応
じた一定の温度維持特性を発揮させる。その他、炭素繊
維と靭皮繊維とを結合する粘剤、例えばポリアクリルア
ミド、ポリエチレンオキサイド、ＣＭＣ等の合成粘剤を
用いてもよい。

【００１１】上記のような組成をなす炭素繊維面状発熱
体素材２は、バッチ方式でも、あるいは長網を用いた連
続抄紙法でも製造することができ、連続長に製造された
場合においても、本素材からなる炭素繊維面状発熱体の
厚さは０．３ｍｍ程度であり、しかも炭素繊維は塊りで
なく、数ミクロンの単繊維に分離分散しているので、通
常の刃物で容易に所定長に裁断し、例えば８００×６０
０ｍｍの矩形等、所望の形状、寸法の通電発熱体を形成
することができる。

【００１２】上記のようにして形成された面状発熱体に
対して、例えば図１０に示す矩形の炭素繊維面状発熱体
１の相対向する長辺側の側縁３，４に沿って後に詳述す
る手段によって電極５，６を設け、電極に設けた端子か
ら各々リード線７を導出している。このようにして形成
される面状発熱体は、例えば両電極間に１００Ｖの交流
電圧を印加した時、その面上に直接触れても人体に重大
な危険を及ぼすことはないが、実際上の電気製品とする
には、防水、防湿のため、また安全性の見地から、ある
いは発熱体の損傷防止の点から、発熱体の部分及び電極
を含め、図１１に示すように、例えば、芳香族ポリアミ
ド繊維にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、テトラフルオ
ロエチレン樹脂を含浸させたＦＲＰシート８でラミネー
トする。このプラスチックラミネートは、本素材を外気
から密封する状態で施すのが、炭素繊維及び紙質繊維を
酸化劣化から保護するのに好適である。このようなラミ
ネートの表面を、更に図１２に示すような植毛布９でカ
バーしても良い。なお、この植毛布の代わりに、プラス
チックシート８の表面に直接植毛加工することもでき
る。

【００１３】上記図９に示すように、靭皮繊維と炭素繊
維をねり等の粘着剤と共に混合し抄出した炭素繊維面状
発熱体素材２に対し、図１０に示すように電極５を形成
するに際しては、図１３の電極形成後の状態に示すよう
に、炭素繊維面状発熱体２の側縁３に近接して銀ペース
トを載せ、これを加熱溶触することにより、発熱体素材
２中に含浸した電極基部１０を形成する。この電極基部
１０は炭素繊維にも充分含浸されるので、発熱体と電極
間の通電特性は極めて良好である。この時、発熱体素材
２側縁近傍には含浸されなかった電極基部１０の表面が
露出している。

【００１４】この電極基部１０の露出表面に対し、厚さ
３０〜５０μ程度の銅箔１１の帯を載置する。この銅箔
１１の表面１２に対しては、予めメッキ等による厚さ１
〜２μ程度の金の表面被覆層１３を形成している。銅箔
に対して金メッキを施すに際しては、銅箔の表面に厚さ
０．５μ程度のニッケルメッキ層を設け、これに対して
金メッキを施すと、接触抵抗が減少し、端子として好特
性を示す。また、銅箔の表面にパラジウムをメッキ後、
金メッキを施してもよい。

【００１５】発熱体素材２上に、その表面に金の表面被
覆を施した銅箔を積層後、図１４に示すように、炭素繊
維面状発熱体素材２の裏面に適宜の台１４を当て、銅箔
１１の金の表面被覆１３側の表面からミシン針１５を当
て、直線またはジグザグ等により、上記積層した端子付
き面状発熱体の積層端子部分をミシン針１５で挿通させ
る。

【００１６】ミシン針１５の挿通長さは、銅箔を貫通
し、銀を含浸している電極基層１０に充分突入しうる長
さにすることが望ましいが、炭素繊維面状発熱体素材２
の裏面まで貫通させてもよい。また、ミシン針１５によ
る挿通孔の模様は、直線またはジグザグのほか任意の模
様でもよい。

【００１７】上記のようにしてミシン針１５による穿孔
１７を施してなる面状発熱体の電極１８は、図１５に一
部拡大して示すように、銅箔１１の穿孔１７外周に、電
極基層１０に突入する結合部１９が形成される。それに
より、銅箔１１は従来のような接着剤等を用いることな
く、容易にかつ強固に電極基層１０に固定することがで
きる。なお、炭素繊維面状発熱体素材２を１対のニード
ルローラ間に通過させ、ミシン針１５により炭素繊維面
状発熱体素材２の表裏両面からミシン針による穿孔を施
してもよい。

【００１８】電極１８を設けた後、図１６に示すように
電極１８の端部に端子２０をリベット止め等の適宜の手
段により固定し、この端子２０からリード線７を引き出
し、両端子からのリード線をプラグに接続して電流の供
給を可能としている。その後、前記したように、電極部
分を含めて図１１に示すようにプラスチックフィルム８
で上下面をラミネート被覆する。

【００１９】上記実施例において、銀素材からなる電極
基層に銅箔を固定例を示したが、銅箔以外にアルミニウ
ム箔でも良く、その際にアルミニウム箔表面に金のメッ
キ層を形成する時は、予めニッケルメッキを施すことが
好ましい。

【００２０】また、銅箔あるいはアルミニウム箔等の金
属箔の表面に金の表面被覆層を施す際には、上記実施例
におけるメッキのほか、蒸着等、各種の手段を採用する
ことができる。

【００２１】また、上記実施例において、ニードルロー
ラのニードルにより穿孔を施した例を示したが、そのほ
か、ミシン掛けによる穿孔手段等、各種穿孔手段を採用
できる。

【００２２】更に、上記実施例においては、ニードルロ
ーラを両側に当て、両側から穿孔した例を示したが、必
ずしも両側から穿孔する必要はなく、例えば面状発熱体
素材の裏面、即ち電極を固着する面と反対側の面は平面
状ローラを当て、金属箔を載せた側からのみニードルロ
ーラを当てる等の穿孔を施しても良い。

【００２３】次いで、図１７に示すような、リベット３
０の頭部１４にナイロン６６等の合成樹脂製キャップ２
８を被せ、頭部２７の近傍の軸部２５の一部に軸方向に
沿って多数のローレット溝２６を設けたリベット３０
を、図１８に示すように、ナイロン等の合成樹脂製ワッ
シャ３３を組込み、リード線７を備えた端子３１を貫通
させた状態で、その先端３２を上記のようにして形成し
た電極板の端部に当て、先端３２を押し込み、発熱体素
材２の裏面のプラスチックフィルム８側に配置したかし
め受け具中に強く押し込むと、図１８に示すように先端
３２はかしめられる。

【００２４】この時、頭部２７に被せた合成樹脂製キャ
ップ２８は、かしめ時の強い圧力により塑性変形し、か
つ表面のプラスチックシート８に強く喰い込む。同時に
頭部２７の周囲も端子２５も含めて合成樹脂製キャップ
によって強い力でシールされる。また、この時、リベッ
ト３０の軸部２５の外周に形成した多数の溝２６は、炭
素繊維混抄紙からなる発熱体素材２を貫通する時、その
周囲において炭素繊維と広い面積で接触し、同様に貫通
した電極板の電極基部１０及び銅箔１１ともその周囲に
おいて広い面接で接触することとなり、端子３１からの
電流を電極及び発熱体に確実に流すことができる。

【００２５】上記のようにして形成された所要の電極を
備えてなる面状発熱体を、パネルヒータとして用いる際
には、図１〜図６に示すように、各種部材と共に重ね合
わせる。即ち、パネルヒータの背面部から後部枠体３
４、裏面板３５、表面にアルミシート製反射板３６を設
けたハニカムコア３７、ロッド３８、前記面状発熱体３
９、前部枠体４０を順に重ね合わせ、固定部材としての
ねじ４１により前部枠体４０と後部枠体３４とを連結す
ることにより各部材を一体化しており、これらの部材は
面状発熱体が遠赤外線放射方向に凹面をなしているのに
対応し全て同様の曲面をなし、更に後部枠体３４の背面
に脚を固定して立設可能なパネルヒータを形成してい
る。

【００２６】前記後部枠体３４は、裏面板３５と空間４
３を有するように配置され、前面に向けて凹状に形成さ
れた背面板４４と、パネルヒータの側面を形成する側枠
部４５と、両側部において後方に折曲した折曲部４６と
からなり、側枠部４５にはねじ４１を挿通する孔４７を
備えている。背面板４４の中間部には平面状取付部に４
８を設けており、この平面状取付部４８には、正方形の
四隅に対応する位置にねじ孔５８を形成しており、取付
部５９、延設部６０、支持部６１からなる支持台６２の
前記取付部５９に形成した前記ねじ孔５８と対応する位
置に設けたねじ孔６３にねじ６４を螺合し、取付部５９
を背面板４４の平面状取付部４８に螺着することによっ
て支持台６２をパネルヒータ４２に固定している。ねじ
孔５８、６３は正方形の四隅に対応する位置に設けてい
るので、図６に示すようにパネルヒータ４２を横長に支
持するほか、図７に示すように支持台６２を９０度回転
してねじ６４で固定し、パネルヒータ４２を横長に支持
して使用することもできる。支持台６２の支持部６１の
底面にはゴム板等の弾性板６５を接着し、パネルヒータ
使用中の移動を防止している。なお、この平面状取付部
４８には支持台６２を固定することなく、例えばマグネ
ットプレートを固定し、あるいは両面接着テープ、吸盤
等の固定部材を設けても良い。

【００２７】後部枠体３４の前面側には裏面板３５、反
射板３６を表面に設けたハニカムコア３７、図中３本の
ロッド３８、及び面状発熱体３９を積層し、面状発熱体
３９の表面の周縁に前部枠体４０の表面枠部５２が当接
するよう、面状発熱体３９の表面側に前部枠体４０を積
層する。表面枠部５２は前記後部枠体３４の背面板４４
と同一曲面形状に、前面に向けて凹状に湾曲しているの
で、後部枠体３４と前部枠体４０間で裏面板３５、反射
板３６を設けたハニカムコア３７及び面状発熱体３９を
押圧挾持することにより、それらの部材の弾性によって
前記曲面と同一形状に湾曲され、それにより面状発熱体
３９は前方に向けて凹状に湾曲される。後部枠体３４の
側枠部４５と前部枠体４０の側枠部５３とは、図２に示
すように重合し、この時、後部枠体３４の側枠部４５に
形成したねじ孔４７と前部枠体４０の側枠部５３に形成
した孔５４とは一致し、この孔５４側からねじ孔４７に
ねじ４１を螺合することにより両枠体は連結するととも
に、パネルヒータを構成する各部材は一体化し、パネル
ヒータが形成される。

【００２８】前部枠体４０の両側も後部枠体３４の両側
と同様に後方に折り曲げられた折曲部６７を形成してお
り、両折曲部４６、６７は重合し固定される。前部枠体
４０の折曲部６７には、電源スイッチ及び温度調節器等
を備えたコントローラ６８が嵌め込まれており、面状発
熱体３９から前記のようにして導出されたリード線はこ
のコートローラ６８を通り、導線６９によって後部枠体
３４の背面から外部に導出されている。

【００２９】上記のようにして構成されたパネルヒータ
の使用に際しては、支持台６２を固定することなく、背
面板４４の裏面にマグネットプレートを固着し、例えば
事務机等スティール机における足元内側面や裏内側面、
あるいは引き出し下面等に対して、マグネットプレート
の吸着力を利用して吸着固定して使用することもでき
る。また、支持台６２を設けて室内の所要位置に立設配
置して使用することもできる。また、この支持台６２は
パネルヒータに対して９０度方向を変えて取付けること
により、パネルヒータを横長とし、左右方向から前方中
心に向けて遠赤外線を集めるように使用し、あるいは縦
横として上下方向から前方中心に向けて遠赤外線を集め
るように使用することもできる。また、面状発熱体を前
方に向けて凸状に形成する際には、左右方向に遠赤外線
を放散させ、あるいは上下方向に放散させるように使用
することもできる。

【００３０】このパネルヒータに用いている面状発熱体
は、紙質材料から形成されれているので、ポリエステル
やエポキシ樹脂をガラス繊維にて強化したＦＲＰに積層
することモ可能であり、その紙質材料からなる面状発熱
体は、任意の大きさ及び形状に切断しても発熱可能であ
るので、超横長、矩形等、あるいは任意の３次元形状に
形成することができ、きわめて広範囲の局所暖房あるい
は各種物体の加熱用に使用することができる。

【００３１】また、炭素繊維混抄紙からなる面状発熱体
は、ヒータ面に直接触れた際は、熱く感じるものの、ヒ
ータ面に触れた部分の熱は、直ちに肌に吸収されて低温
となり、その低温部分を高温化しようとする作用は、ヒ
ータ側に存在しないので、ヒータ面に触り続けても火傷
することがなくきわめて安全である。

【００３２】特に、本発明によるパネルヒータの使用に
際して、面状発熱体に通電すると、面状発熱体はそれ自
身の発熱性により除々に高温化するが、その際面状発熱
体の両面から除々に遠赤外線が放射されることとなる
が、裏面側に放射した遠赤外線は、アルミシート反射板
に発射されて面状発熱体自身を加熱することとなり、ハ
ニカムコアの断熱性と相まって面状発熱体は所定の温度
に急速に上昇する。その結果、面状発熱体に通電してか
ら所定温度の使用状態となる立ち上がり時間が短くな
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成し作用する
ので、薄くかつ軽量であり、反射体及びハニカムコアの
断熱作用及びハニカムコアと後部枠体の背面板間の空間
の断熱作用によって面状発熱体表面からの遠赤外線の放
射効率が良く、、特に面状発熱体に通電後所定温度に達
するまでの時間を短時間にすることができる、しかもパ
ネルヒータ背面部の温度上昇を防止でき、安全性をより
高めることができる。また、面状発熱体として炭素繊維
混抄紙を用いているので、任意の大きさ及び形状に形成
することができ、広範囲の局所暖房に使用することがで
きる。

【００３４】特に、面状発熱体の遠赤外線放射面を曲面
に形成しているので、所定位置への集熱あるいは所定方
向への遠赤外線の放散を自由に、かつきわめて容易に行
うことができ、パネルヒータの用途を更に広範囲なもの
とすることができる。

【００３５】また、前部枠体と後部枠体とを固定部材で
連結するのみでパネルヒータを構成する各種部材が一体
化され、その製作は極めて容易である。更に、固定部材
を両枠体の側面部に設けたものにおいては、前面から固
定部材が見えず、パネルヒータとして美観が向上しす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す分解斜視図である。

【図２】組立状態の一部断面図である。

【図３】同正面図である。

【図４】同側面図である。

【図５】同平面図である。

【図６】同背面図である。

【図７】本発明の他の実施例の背面図である。

【図８】本発明に用いる面状発熱体に電極及び端子を設
けた状態を示す一部拡大平面図である。

【図９】本発明に用いる面状発熱体の発熱体素材の拡大
断面図である。

【図１０】同面状発熱体の全体を示す平面図である。

【図１１】同断面図である。

【図１２】同面状発熱体に植毛布を設けた例を示す断面
図である。

【図１３】同面状発熱体の素材上に電極を形成する部材
を載置した状態を示す断面図である。

【図１４】図１０に示す部材に穿孔する状態を示す断面
図である。

【図１５】同穿孔後の状態を示す断面図である。

【図１６】同発熱体の電極に端子を設ける前の状態を示
す断面図である。

【図１７】端子固定に用いるリベットの斜視図である。

【図１８】面状発熱体に端子をリベットで取付けた状態
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 面状発熱体 ２ 発熱体素材 ３ 側縁 ４ 側縁 ５ 電極 ６ 電極 ７ リード線 ８ プラスチックシート ９ 植毛布 １０ 電極基部 １１ 銅箔 ２０ 端子 ２１ 和紙用靱皮繊維 ２２ 炭素繊維 ３０ リベット ３４ 後部枠体 ３５ 裏面板 ３６ 反射板 ３７ ハニカムコア ３８ ロッド ３９ 面状発熱体 ４０ 前部枠体 ４１ ねじ ４３ 空間 ４４ 背面板 ４５ 側枠部 ４６ 折曲部 ４７ 孔 ５２ 表面枠部 ５３ 側枠部 ６７ 折曲部 ６８ コントローラ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素繊維混抄紙からなり遠赤外線を放射
   する湾曲面状発熱体と対向する表面側にアルミシート反
   射板を設けた湾曲ハニカムコアをロッドを介して配置
   し、前記面状発熱体の前面周縁部にヒータ調節部を設け
   た湾曲前部枠体を当接し、前記反射板の裏面に湾曲後部
   枠体を間隔を有して設け、固定部材により前記前部枠体
   と前記後部枠体とを連結し前記各部材を一体化すること
   を特徴とするパネルヒータの製造方法。
2. 【請求項２】 固定部材を前部枠体と後部枠体における
   側面部分に配置してなる請求項１記載のパネルヒータの
   製造方法。
3. 【請求項３】 面状発熱体の遠赤外線放射面が凹面をな
   す請求項１又は請求項２記載のパネルヒータの製造方
   法。
4. 【請求項４】 面状発熱体の遠赤外線放射面が凸面をな
   す請求項１又は請求項２記載のパネルヒータの製造方
   法。
5. 【請求項５】 ヒータ支持部材が脚である請求項１、請
   求項２又は請求項３記載のパネルヒータの製造方法。