JPH10275676A

JPH10275676A - 面状発熱体

Info

Publication number: JPH10275676A
Application number: JP3424098A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Yahara; 繁雄箭原; Takanori Yoshii; 隆徳吉井; Suteji Takeuchi; 捨治竹内
Original assignee: Japan Pionics Ltd
Current assignee: Japan Pionics Ltd
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】被加熱物の形状が箱型、円柱状、波板状であ
っても容易に密着させて加熱しうる面状発熱体を得る。【解決手段】平板状のゴム状弾性体の片面に台形柱状
または矩形柱状の凸部を間隔をあけて平行に複数列設
け、この凸部に発熱線を埋め込んで面状発熱体を作る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は面状発熱体に関す
る。さらに詳しくは電気エネルギーを利用した発熱体で
あって柔軟性を有する面状発熱体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電気エネルギーを利用し、２
００℃以下の温度で利用することを目的とした、各種の
面状発熱体が知られている。例えばカーボン系導電性
塗料をガラスクロスなどの基材に塗布し絶縁材で被覆し
たもの、合成樹脂製の絶縁板に導電性インクをパター
ン印刷した後絶縁材で被覆したもの、電気抵抗の大き
な金属箔を絶縁板で挟み密封したもの、あるいは発熱
線を絶縁板上に並列に配列固定して絶縁板で挟み密封し
たものなどがある。また、これらにマグネットシートを
貼り付けたものなどが知られている。そしてこれらの面
状発熱体は、鏡の曇り防止、パラボラアンテナの凍結防
止、鑑賞植物の保温、情報処理機器の保温、水道配管の
保温、ドラム缶の保温、ペットの保温などのヒーターと
して利用され各種の形状のものが用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、面状発熱体で
加熱される被加熱物は、一般に大小各種のものがあり、
さらに平面的なものに限らず、矩形状、円柱状、角柱状
など各種の形状のものがあり、形状が一定していない。
このため加熱保温を行なうにはそれらに適応した面状発
熱体が必要である。しかしながら、前記〜に記載の
面状発熱体は、いずれも柔軟性が乏しいためにこれら平
面形状と異なる被加熱物には、そのまま貼り付け、ある
いは沿わせて取り付けることができない。

【０００４】一方、被加熱物にリボンヒーター、あるい
は発熱線を貼り付けたり、巻き付けて加熱する方法も用
いられているが、被加熱物の形状によっては貼り付けが
困難であったり、巻き付ける長さが不明であるために任
意の発熱量に設定することができないなどの不都合があ
った。さらに発熱線を被加熱物に巻き付ける場合には発
熱線と被加熱物との間に密着しない部分を生じることが
多く、その部分が熱伝導不良となるために過熱し、発熱
線が断線するほか、火災の危険性を有するなどの不都合
があった。

【０００５】このため、被加熱物の形状が平面でない場
合は、通常は被加熱面それぞれの形状に合わせた発熱体
を製造し、使用されている。例えば、複写機のドラムの
保温の場合においては円筒状の発熱体、ドラム缶の加熱
ヒーターの場合にはドラム缶の形状に合わせた円筒状の
ものが製作され、使用されていた。このように、被加熱
物の形状が異なる毎に、面状発熱体を被加熱面の形状に
合わせて設計、製作せざるを得ないことから、納期に長
期間を要するばかりでなく、必然的にコスト高になると
いう不都合があった。このことから、被加熱面の形状に
左右されることがなく、いずれの形状においても容易に
適用しうる面状発熱体の開発が望まれていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこれらの課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、平板状のゴム状
弾性体の片面に台形板状または矩形板状の凸部を複数列
平行に設け、その凸部に発熱線を埋設することにより、
各種の形状に適応しうる面状発熱体が得られることを見
出し本発明を完成した。すなわち本発明は、平板状のゴ
ム状弾性体の片面に台形板状または矩形板状の凸部を複
数列平行に有し、該凸部に発熱線が埋め込まれて成るこ
とを特徴とする面状発熱体である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は電気エネルギーを利用し
た面状発熱体であって、平板状ゴム状弾性体の片面に台
形板状または矩形板状の凸部を平行に複数列設け、この
凸部に発熱線を埋め込んで面状発熱体としたものであ
り、被加熱物が平面の場合に限らず、円柱状、矩形柱
状、波板状、その他複雑な形状を有するものであっても
密着させて取り付け可能な面状発熱体である。本発明の
面状発熱体は、発熱線をゴム状弾性体の凸部に埋め込
み、互いに平行する凸部間に空隙を設けることによっ
て、面状発熱体に柔軟性を与え、被加熱物が曲面を有す
るものであっても容易に曲面に沿わせることができるよ
うにしたものである。

【０００８】また、発熱線をゴム状弾性体の凸部に埋め
込むことによって被加熱物に熱を効率よく伝えることが
できるようにしたものである。さらに、ゴム状弾性体に
磁性を持たせること、あるいは凸部の上面部分にマグネ
ット層または粘着剤層を設けることにより、被加熱物に
容易にしかも確実に密着させることができるものであ
る。

【０００９】本発明で用いられるゴム状弾性体として
は、ゴム状弾性を有するとともに、熱による不可逆的な
変形および劣化を生じることのないものであれば、いず
れも用いることができる。例えば、シリコンゴム、フッ
素系ゴム、塩素系ゴム、ウレタンゴム、その他の合成ゴ
ム、天然ゴム、軟質塩化ビニルなども用いることができ
る。これらの内でも、シリコンゴム、フッ素系ゴム、塩
素系ゴムなどが好ましく、さらにシリコンゴムは耐熱性
が高く、経時劣化が少なく、絶縁性に優れている点で特
に好ましい。

【００１０】本発明において、ゴム弾状性体として前記
シリコンゴム、フッ素系ゴム、塩素系ゴム、ウレタンゴ
ム、その他合成ゴム、天然ゴム、軟質塩化ビニルなどが
用いられるほか、これらのゴム状弾性体の発泡体を用い
ることもできる。さらには、剛性体であっても発泡体と
することによって柔軟性を有することとなり実質的にゴ
ム状弾性を有する状態となったものも本発明においてゴ
ム状弾性体に含まれる。それらの物としては、例えばポ
リチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド
などの発泡体がある。これらの発泡体としては連続気泡
発泡体であっても、また独立気泡発泡体であってもよ
く、発泡形状に特に限定されない。ゴム状弾性体として
発泡体を用いた場合には、被加熱物を加熱する際に発泡
体が保温材としての作用をも有することから、効率よく
加熱保温することができる。

【００１１】平板状のゴム状弾性体の形状としては、図
１に例を示すように、片面が平面であり、片面に台形板
状または矩形板状の凸部が複数列平行に設けられたもの
である。凸部の形状としては台形板状、矩形板状、逆台
形板状、さらには膨らみを持たせた台形板状または矩形
板状、あるいはへこみを持たせた台形板状または矩形板
状などとすることができる。しかしここでは膨らみを持
たせたもの、へこみを持たせたもの、丸みを持たせたも
のも台形板状または矩形板状の一形態に含まれるものと
する。

【００１２】ここで凸部を除く部分の厚さ、すなわち凸
部間の空隙部分の厚さとしては、面状発熱体の大きさ形
状によっても異なり、一概には特定できないが、薄すぎ
る場合は面状発熱体の機械的強度が低下すること、また
厚すぎる場合には柔軟性が失われることから、通常は
０．２〜５ｍｍ程度、好ましくは０．５〜３ｍｍ程度で
ある。また、凸部の厚さは埋め込まれる発熱線の太さに
よっても異なり一概には特定できないが、厚すぎる場合
は面状発熱体の重量が過大になること、薄すぎる場合は
発熱線の埋め込みが困難になることから通常は１．５〜
１０ｍｍ程度、好ましくは３〜７ｍｍである。平行して
設けられた凸部の上面の幅としては面状発熱体の面積な
どによって異なり一概には特定できないが広すぎる場合
は曲面に対する密着性が悪くなること、また狭すぎる場
合は発熱線の埋め込みが困難となることから通常は２〜
１５ｍｍ程度、好ましくは４〜１０ｍｍ程度である。

【００１３】また隣り合う凸部の上面端の間隔について
は、凸部の厚さ及び上面の幅によって異なるが、広すぎ
る場合は熱の伝達面が少なくなること、また狭すぎる場
合は面状発熱体の柔軟性が失われることから通常は１〜
１０ｍｍ程度、好ましくは３〜７ｍｍ程度である。凸部
の長さは、通常は面状発熱体の縦または横の長さとされ
る。このほか被加熱物の形状、大きさ等によっては縦ま
たは横の長さを分割した長さとすることもできる。

【００１４】凸部に埋め込まれる発熱線としては、ゴム
状弾性体の成形時に電気抵抗の大きな導線を埋め込むこ
とによって行うことができる。しかし、成型時に埋め込
むことは、工程が複雑となることから、平板状のゴム状
弾性体の成型時に凸部に発熱線を埋め込め得る円筒状の
空隙を設け、この空隙に発熱線を埋め込むことによって
も作ることができる。ここで円筒状空隙とは発熱線をう
めこむためのものであり円柱状空隙と表現することもで
きるが、本願では円筒状空隙と表現する。凸部に設けら
れる円筒状の空隙の大きさは、発熱線の径と同じ程度と
される。また円筒状の空隙は凸部の上面から切り込み線
を介して凸部の中心部分に設けることもできるが、発熱
線から被加熱物への熱の伝達がよく行われるように円筒
状の空隙を凸部の上面に内接して設けることが好まし
い。

【００１５】発熱線は通常は電気抵抗の大きな導線がガ
ラス繊維製の芯にスパイラル状に巻かれ、その上に絶縁
材料で被覆したもの、あるいは電気抵抗の大きな導線が
絶縁材料によって直接被覆されたものなどである。発熱
線に用いられる導線の材質として特に限定はないが、通
常はニッケル−クロム、銅−ニッケル、鉄−クロムなど
が用いられる。発熱線の断面形状として、円形および楕
円形なども用いることができるが、ゴム状弾性体の円筒
状空隙の内面との接触が確実に行われる点から円形状の
ものが好ましい。

【００１６】発熱線の外径に特に限定はないが、発熱線
の太さに応じてゴム状弾性体の円筒状空隙を大きくしな
ければならないことから、通常は１．０〜４．０ｍｍ程
度、好ましくは１．５〜３．０ｍｍ程度である。また、
導線を被覆する絶縁材としてはシリコンゴム、フッ素系
ゴム、塩素系ゴムなどが好ましく、これらの中でもシリ
コンゴムは耐熱性が高く、経時劣化の少ない点で特に好
ましい。

【００１７】本発明の面状発熱体は、平板状のゴム状弾
性体の凸部に発熱線を埋め込むことによって、柔軟性を
有する面状発熱体を得るものである。そして、発熱線の
埋め込みは、ゴム状弾性体の円筒状空隙部分の上に発熱
線を重ね、押し込むことによって容易に行うことができ
る。このように、あらかじめ平板状で凸部を有するゴム
状弾性体を製作しておき、被加熱物の大きさに合わせて
切断した後、発熱線を埋め込むことによって、任意の大
きさの柔軟性を有する面状発熱体を得ることができる。
また、通電する電圧を規定し、発熱線の埋め込む長さに
応じて発熱線を並列接続、あるいは直列接続とすること
により、面状発熱体の発熱量を比較的任意に設定するこ
とができる。

【００１８】なお、発熱線を複数の凸部間に直列接続す
るために、凸部の長さ方向の端面で折り返す際に、折り
返し部分では発熱線がゴム状弾性体から露出する。しか
し、所望により折り返し部に凸部と同様のゴム状弾性体
を用いた柔軟な成形物で被覆することもできる。

【００１９】さらに、面状発熱体を被加熱物に容易に密
着させ得るように、ゴム状弾性体に磁性を持たせること
もできる。磁性を持たせる方法としてはゴム状弾性体の
成型時に磁性粉末を混合分散させたのち成型する方法、
さらに成型時に磁気異方性を持たせる方法などがある。
また、凸部の上面にマグネット層を設けることもでき
る。マグネット層を設ける方法としては、ゴム状弾性体
の成型の際に、凸部の上面部分に磁性粉末を分布させて
成型する方法、あるいは柔軟性を有するマグネットシー
トを貼り合わせる方法などがある。ゴム状弾性体の磁
性、およびマグネット層の磁性は、面状発熱体を磁気に
感応する被加熱物に固定しうる程度の磁力を有するもの
であるとともに、熱伝導が良好であり、また経時的に材
質および磁力の劣化の少ないものが好ましい。

【００２０】また、マグネット層に変えて粘着剤層を設
けることもできる。粘着剤層を設ける方法としては、凸
部の上面に両面粘着フイルムを貼り合わせる方法、ある
いは凸部の上面に直接粘着剤を塗布する方法などがあ
る。粘着剤としては、面状発熱体を固定しうる粘着力を
有するとともに、熱劣化の少ない物であればいずれも用
いることができる。粘着剤層を設けた場合は、通常は、
被加熱物に貼り付けるまでの間他の物に粘着しないよう
に剥離紙が粘着剤層に重ね合わされる。

【００２１】ゴム状弾性体に磁性を持たせ、あるいはマ
グネット層または粘着剤層を設けることによって、被加
熱物の形状および材質に応じて被加熱面に密着させて用
いることができる。その結果、面状発熱体から被加熱物
への熱の伝達が効率よく行われ、発熱線に過熱を生じる
ことがなく、長期間にわたり安定した加熱を行なうこと
ができる。

【００２２】本発明の面状発熱体の具体的な用途として
は、衛生機器の保温、情報機器の加熱保温、ドラム缶の
保温、水道配管の保温など曲面を有する被加熱物の加熱
保温のほか、波板状および平面状の被加熱物の保温にも
用いることができる。また、施工現場でゴム状弾性体を
被加熱物に合わせて切り、発熱線を埋め込み面状発熱体
を作ることができることから、きわめて便利である。

【００２３】本発明におけるゴム状弾性体の例を図１
に、面状発熱体の例を図２、図３に示した。また、被加
熱物に取り付けた例を図４、図５に示した。次に本発明
を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらに
より限定されるものではない。

【００２４】

【実施例】

実施例１シリコンゴムを用いて縦３００ｍｍ、横２５０ｍｍ、厚
さ６．５ｍｍのゴム状弾性体を製作した。このゴム状弾
性体の凸部は矩形状であり上面部分の幅５ｍｍ、厚さは
５ｍｍ、上面端分の間隔は５ｍｍである。また凸部の上
面に内接して１．８ｍｍの円筒状空隙が設けてられてい
る。次に、太さ１．８ｍｍの発熱線を上記空隙に埋め込
んで面状発熱体を得た。さらに、凸部の上面に合わせて
厚さ１．０ｍｍのマグネットシートを貼り合わせた。

【００２５】この面状発熱体を水１８リットル入りの鉄
製石油缶の側面にマグネット層側から押し当てたとこ
ろ、石油缶の角部分においても磁力で密着固定された。
そして−５℃の雰囲気下、石油缶と面状発熱体との間の
温度が３５℃となるように通電保温したところ、面状発
熱体に局部的な温度の高い部分を生じることがなく、石
油缶を均一に加熱保温することができた。また、水の凍
結はおこらなかった。

【００２６】実施例２シリコンゴムを用いて縦１０００ｍｍ、横１５０ｍｍ、
厚さ５．５ｍｍのゴム状弾性体を製作した。凸部は台形
板状であり上面部分の幅４ｍｍ、下部幅５ｍｍ、厚さは
４．５ｍｍ、上面端分の間隔は３ｍｍである。また凸部
の上面に内接して１．８ｍｍの円筒状空隙が設けてられ
ている。発熱線は太さ１．８mmのものであり、上記空隙
に埋め込んで面状発熱体を得た。次に凸部の上面に合わ
せて両面粘着テープを貼り合わせた。また、粘着剤層の
上に離型紙を重ね合わせた。

【００２７】この面状発熱体の離型紙をはがしたのち、
外径３８ｍｍの塩化ビニル製水道管を長さ１０００ｍｍ
にわたり被覆し、固定した。この状態で外気温度−１０
℃の雰囲気下、水道管と面状発熱体の間が３０℃となる
ように通電保温した。その結果、水道管を均一に加熱す
ることができ、水道管内の水の凍結は起こらなかった。

【００２８】

【発明の効果】本発明により、曲面を有する被加熱物に
対しても容易に密着させて固定しうる面状発熱体が得ら
れるようになった。また、面状発熱体に局部的な過熱部
分を生じることがないことから、発熱線の断線あるいは
火災の危険性がなくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】ゴム状弾性体の例。

【図２】面状発熱体の平面図の例。

【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図。

【図４】面状発熱体を金属缶に取り付けた場合におけ
る、角部分の断面図の例。

【図５】面状発熱体を水道管に取り付けた場合におけ
る、断面図の例。

【符号の説明】

１ゴム状弾性体２凸部３円筒状空隙４切り込み線５面状発熱体６リード線７発熱線の折り返し部８発熱線９マグネット層１０金属缶１１金属缶角部分１２粘着剤層１３塩化ビニル製水道管１４水

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状のゴム状弾性体の片面に台形板状
または矩形板状の凸部を複数列平行に有し、該凸部に発
熱線が埋め込まれて成ることを特徴とする面状発熱体。
【請求項２】発熱線が凸部に設けられた円筒状空隙に
埋め込まれて成るものである請求項１に記載の面状発熱
体。
【請求項３】ゴム状弾性体が磁性を有するものである
請求項１に記載の面状発熱体。
【請求項４】凸部の上面にマグネット層が設けられた
請求項１に記載の面状発熱体。
【請求項５】凸部の上面に粘着剤層が設けられた請求
項１に記載の面状発熱体。