JPH10275677A - 面状発熱体 - Google Patents

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】 シート状の基材の片面に台形柱状または
矩形柱状のゴム弾性体を間隔をあけて複数列平行に接着
して凸部となし、この凸部に発熱線を埋め込んで面状発
熱体を得る。

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、ペットの保温用ヒーターなどと
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、箱状、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、複写機のドラムを加熱す
る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発熱体が製作
され、使用されていた。このように被加熱物の形状が異
なるごとに、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、必然的にコストが高くなるという不都
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、シート状基材の
片面に台形板状または矩形板状ゴム状弾性体の成型物を
平行に複数列接着して凸部を形成し、その凸部に発熱線
を埋め込むことにより、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に到達した。すなわ
ち本発明は、柔軟性を有するシート状基材の片面に台形
板状または矩形板状のゴム状弾性体を複数列平行して接
着させて凸部が形成され、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、シート状基材の片面に台形板状
または矩形板状のゴム弾性体成型物を間隔をあけて平行
に複数列接着して凸部となし、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、被加熱物が平面状
の場合に限らず、円柱状、矩形柱状、箱状、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。さらにまた、ゴム状弾
性体に磁性を持たせ、あるいは凸部の上端部分にマグネ
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もできる。

【０００９】本発明で用いられるシート状基材は薄く柔
軟性を有し、熱により変形あるいは熱劣化を生じないも
のであればいずれも用いることができ、例えば、ガラス
繊維製の織布、ゴムシート、耐熱性の合成繊維の織布ま
たは不織布などを用いることができる。このほか、シー
ト状基材にゴムあるいは合成樹脂の発泡体を用いた場合
にはシート状基材が断熱性を有することとなり、保温性
が向上する点で好都合である。発泡体の例としては、シ
リコンゴム、ウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリエステル等の発泡体がある。また、これらの発
泡体としては連続気泡発泡体であっても独立気泡発泡体
であってもよく、発泡形状によって特に制限されない。

【００１０】また、これらの基材の厚さとしては面状発
熱体の機械的強度を保持することができればよく、厚さ
としては特に限定はないが、厚すぎる場合は柔軟性が失
われること、また薄すぎる場合は機械的強度が失われる
ことから、通常は０．１〜３ｍｍ程度、好ましくは０．
２〜１．５ｍｍ程度である。その大きさに関しては、面
状発熱体の大きさに応じた大きさとされる。

【００１１】本発明で用いられる矩形板状あるいは台形
板状の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容易に熱劣化を生
じることがなければ、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、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。また、これらのゴム状
弾性体に熱伝導性を高める目的でゴム状弾性を失わない
程度に充填物を添加することもできる。

【００１２】本発明で用いられる矩形板状あるいは台形
板状のゴム状弾性体としては、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、軟質塩化ビニルなどが用いられるほか、これらの発
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、例えばポリエチレン、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、発泡形状によって特に制限されない。

【００１３】ゴム状弾性体で形成される台形板状または
矩形板状の凸部の厚さとして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、また薄すぎ
る場合には円筒状空隙を設けること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特定できない
が広過ぎる場合は曲面に対する密着性が悪くなり、狭す
ぎる場合は発熱線の埋め込み用の円筒状空隙が設けられ
なく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。

【００１４】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。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
る場合は熱伝達面が少なくなること、また狭すぎる場合
は柔軟性が失われ曲面に沿わせることができなくなるこ
とから通常は１〜１０ｍｍ程度、好ましくは３〜７ｍｍ
程度である。

【００１５】シート状基材に台形板状または矩形板状の
ゴム状弾性体成型物を接着する方法としては、ゴム状弾
性体の成型時にシート状基材に含浸させて一体化する方
法、あるいは合成樹脂接着剤を用いて接着させる方法な
どを用いることができる。さらには、接着の一手段とし
て、シート状基材とゴム状弾性体のはめあわせ構造を用
いることもできる。

【００１６】凸部に埋設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もできる。しかし導線をゴム状弾
性体の成型時に埋め込む場合は、工程が複雑となること
から、ゴム状弾性体の成型時に凸部に発熱線を埋め込む
に適した円筒状の空隙を設け、この空隙に発熱線を埋め
込むことによって作ることが好ましい。ここで円筒状空
隙とは発熱線を埋め込むための空隙であり、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す
る。

【００１７】凸部に設けられる円筒状空隙の大きさは、
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空隙を凸部の上面に内接して設
けることが好ましい。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
上を絶縁材料で被覆したもの、および電気抵抗の大きな
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。

【００１８】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、
ゴム状弾性体の空隙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。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〜
５．０ｍｍ程度、好ましくは１．５〜３．０ｍｍ程度で
ある。

【００１９】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、
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。本発明の面状発熱体は、シート状基材の片
面に設けられたゴム状弾性体製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。

【００２０】このように、あらかじめシート状基材の片
面にゴム状弾性体製の凸部を有する素材を製作してお
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。

【００２１】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、または凸部の上面にマグネット層を設けることもで
きる。ゴム状弾性体に磁性を持たせる方法としては、ゴ
ム状弾性体の成型時にゴム状弾性体原料の全体に磁性粉
末を混合分散させた後成型する方法、あるいは被加熱物
に接する側に磁性粉末を分布させて成型する方法などが
ある。さらに成型の際に磁気異方性を持たせ磁力の向上
を図ることもできる。

【００２２】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、凸部
の上面に柔軟性を有するマグネットシートを貼り合わせ
る方法がある。磁性を有するゴム状弾性体およびマグネ
ット層は、面状発熱体を磁気に感応する被加熱物に固定
しうる磁力を有するとともに、熱伝導が良好であり、経
時的に材質および磁力の劣化を生じないものが好まし
い。

【００２３】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、熱劣化の少ないものであればいずれも
用いることができる。

【００２４】このように、面状発熱体を柔軟性を有する
構造とするとともに、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かかわ
りなく被加熱面に密着させて用いることができる結果、
熱の伝導が効率よく行われ、発熱線の過熱を生じること
がなく、長期間にわたり安定した加熱ができる。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、平面
状および波板状の被加熱物の保温にも用いることができ
る。

【００２５】また、施工現場でシート状基材の上面にゴ
ム状弾性体製の凸部を有する素材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。本発明の面状発熱体の
例を図１、２に示した。また、被加熱物に取り付けた例
を図３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。

【００２６】

【実施例】

実施例１ 縦２００ｍｍ、横１０００ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス繊
維製の織布の上面にネオプレンゴム製の上面幅５ｍｍ、
下部幅７ｍｍ、高さ５ｍｍ，長さ１８０ｍｍの台形板状
物１００本を間隔１０ｍｍ毎に１本づづ平行に、不織布
の縦に沿って下部面で接着して配列し、凸部とした。な
お、この凸部の上面には長さ方向に沿って１．８ｍｍの
円筒状空隙が内接して設けられている。太さ１．８ｍ
ｍ、長さ約２０ｍの発熱線２本をそれぞれ凸部１０本に
直列に埋め込み、それらを２本並列接続して面状発熱体
を得た。さらにこの凸部の上面に合わせて厚さ１．０ｍ
ｍのマグネットシートを貼り合わせた。

【００２７】この面状発熱体のマグネットシート側面を
水１８リットル入りの鉄製石油缶の側面に巻き付けるよ
うにして押し付けたところ、面状発熱体は磁力で固定さ
れ、脱落することはなかった。また、石油缶の角部分に
おいても密着して固定されていた。この状態で−５℃の
雰囲気下、石油缶と面状発熱体の間の温度が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に温
度の高い部分は生じることがなく、均一な保温ができ、
水の凍結は生じなかった。

【００２８】実施例２ 縦１０００ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス繊
維製の織布の上面にシリコンゴム製の幅５ｍｍ、厚さ５
ｍｍ、長さ９８０ｍｍの矩形板状物１５本をガラス繊維
不織布の縦に沿って平行に間隔５ｍｍにして接着して配
列し、凸部とした。なお、凸部には長さ方向に沿って
１．８ｍｍの円筒状空隙が上面に内接して設けられてい
る。太さ１．８mmの発熱線約１５ｍを上記空隙に直列に
埋め込んで面状発熱体を得た。さらにこの凸部の上面に
合わせて両面粘着テープを貼り合わせた。

【００２９】この面状発熱体を用いて、図３に示すよう
に、外径３８ｍｍの塩化ビニル製の水道管を長さ１００
０ｍｍにわたり被覆した。次に外気温度−１０℃の雰囲
気下で水道管と面状発熱体の間が３０℃となるように通
電し、保温した。その結果、面状発熱体に局部的に温度
の高い部分を生じることがなく、均一な保温ができ、水
道管内の水の凍結は起こらなかった。

【００３０】

【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】面状発熱体の平面図の例。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図の例。

【図３】硬質塩化ビニル製水道管に面状発熱体を沿わせ
て保温している状態の断面図の例。

【符号の説明】

１ 面状発熱体 ２ リード線 ３ シート状基材 ４ ゴム状弾性体 ５ 発熱線 ６ 粘着剤層 ７ 剥離紙 ８ 硬質塩化ビニル製水道管 ９ 水

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柔軟性を有するシート状基材の片面に台
   形板状または矩形板状のゴム状弾性体を複数列平行して
   接着させて凸部が形成され、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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。