JPH1187020A

JPH1187020A - 発熱シートおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH1187020A
Application number: JP23722997A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Ishimori; 史高石森
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性、可撓性、施工性に優れ、突入電流の環
境温度依存性を小さくし、安定した温度で対象物を保温
あるいは加温できる発熱シートと、この発熱シートを効
率良く製造する方法とを提供する。【解決手段】所定の抵抗急変温度を持つとともに、抵抗
急変温度以下の使用環境温度ではＮＴＣ特性を持つ発熱
体２を具備した発熱シート１。また、可撓性を有する二
本の給電線２１間に、複数個のセラミックス発熱体が設
けられて帯状発熱体２が形成され、この帯状発熱体２
が、蛇行形状に配置された状態で、二枚のシート材３間
に挟持一体化されてなり、この二枚のシート材３のうち
の一方のシート材３の内面に設けた保持部４に、帯状発
熱体２が保持固定されてなる発熱シート１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、発熱体が内蔵された発
熱シートと、その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冬季や寒冷地などで基礎コンク
リートの養生シートや、農業用保温シート、融雪マット
などに、発熱体が内蔵された発熱シートを用いることが
行われている。

【０００３】従来より、この発熱シートとしては、例え
は、特開平４−１６６７４号公報に示すように、正の温
度係数を有する可撓性薄膜を電気抵抗発熱体とすること
で温度制御を行うようになされたものが知られている。

【０００４】また、この発熱シートは、電気抵抗発熱体
と、保温材および放射冷却防止シートとを局部的に固定
し、これらを防水シートで被覆する構成とすることで、
発熱シートの可撓性を得るようになされていた。

【０００５】また、他の発熱シートとしては、正特性サ
ーミスタを発熱体とした可撓性のある線状ヒータを複数
本シート内に封入したものも開示されている（例えば、
特開平８−３０６４７０号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の発
熱シートの場合、発熱体として使用されている正の温度
係数を有する電気抵抗発熱体は、未通電状態の抵抗値が
小さいため、電圧を印加した瞬間に流れる突入電流が大
きくなる。この突入電流は、周囲の環境温度によって左
右され、低温になるほど大きくなるので、発熱シート
は、給電線として使用する電線の許容電流や、安全対策
のために用いられるブレーカーの容量設計を、使用する
地域の環境毎に考慮する必要があり設計が煩雑となる。

【０００７】また、上記従来の発熱シートは、電気抵抗
発熱体が、ドット接着によって局部的に固定された状態
となされることで、発熱シートの可撓性を得るようにな
されているが、シートが撓んだ場合に、発熱シートと電
気抵抗発熱体との絶対的な位置関係は移動し得ない。し
たがって、住宅基礎のような複雑形状の対象物を、この
発熱シートで被覆するような場合、電気抵抗発熱体に働
く応力を緩和することができず、充分な可撓性が得られ
ないこととなる。また、電気抵抗発熱体は、極端な形状
に可撓変形させたり、長期間使用した場合、局部的に接
着されていた部分が剥離してしまい、適切な位置に維持
できなくなるといった不都合を生じる。

【０００８】さらに、上記従来の発熱シートを住宅基礎
に被覆して加熱養生させるような場合、住宅基礎の全て
を被覆することができるような長尺な養生シートを使用
すると、重量的に重く、作業性が悪くなってしまうとい
った不都合を生じる。そのため、短尺な発熱シートを複
数枚使用することが考えられるが、この場合、一本の延
長ケーブルに複数枚の発熱シートを接続してしまうと、
上述した突入電流の影響が顕著になってしまう。したが
って、複数の延長ケーブルによってこれらの発熱シート
を個々に接続しなければならず、作業性が悪くなってし
まうといった不都合を生じることとなる。

【０００９】本発明は、係る実情に鑑みてなされたもの
であって、耐久性、可撓性、施工性に優れ、突入電流の
環境温度依存性を小さくし、安定した温度で対象物を保
温あるいは加温できる発熱シートと、この発熱シートを
効率良く製造する方法とを提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の発熱シートは、所定の抵抗急変温度を持つと
ともに、抵抗急変温度以下の使用環境温度ではＮＴＣ特
性を持つ発熱体を具備したものである。

【００１１】発熱体は、所定の抵抗急変温度を持ち、か
つ、抵抗急変温度以下の使用環境温度では、温度上昇と
ともに抵抗値が減少するＮＴＣ特性を示すものが使用さ
れる。この発熱体の材質としては、特に限定されるもの
ではなく、チタン酸バリウム系のものや、樹脂系のもの
などを使用することができる。抵抗急変温度としては、
特に限定されるものではなく、用途に合わせて設定する
ことができる。ただし、発熱体をシート材などと挟持一
体化して発熱シートを構成する場合、抵抗急変温度とし
ては、シート材の耐熱温度を考慮して設定しなければな
らない。例えば、シート材として、塩化ビニル系樹脂を
使用した場合、抵抗急変温度としては、８０℃以下に設
定することが好ましい。使用環境温度としては、温暖地
域から寒冷地域まで使用できるように、約４０℃〜−２
０℃程度の広範囲で対応できることが好ましい。したが
って、ＮＴＣ特性としては、使用環境温度の上限である
４０℃以下の温度でＮＴＣ特性を有するものであること
が好ましい。このＮＴＣ特性としては、未通電時の抵抗
温度特性が０〜５％／℃、より好ましくは０．２〜２％
／℃の負の抵抗温度特性を持つものであることが好まし
い。

【００１２】また、図１および図２に示すように、上記
課題を解決するための本発明の発熱シート１は、可撓性
を有する二本の給電線２１間に、上記ＮＴＣ特性を有す
る複数個のセラミックス発熱体２２が設けられて帯状発
熱体２が形成され、この帯状発熱体２が、蛇行形状に配
置された状態で、二枚のシート材３，３間に挟持一体化
されてなり、この二枚のシート材３，３のうちの一方の
シート材３の内面に設けた保持部４に、帯状発熱体２が
保持固定されてなるものである。

【００１３】帯状発熱体２は、図２に示すように、可撓
性を有する給電線２１を平行に配置し、この平行する給
電線２１間に、８０℃以下の温度に抵抗急変点を持ち、
かつ、抵抗急変点以下の温度でＮＴＣ特性を示すチタン
酸バリウム系のセラミックス発熱体２２を、留め具２３
によって複数個接続することで線状に構成したものが使
用される。この場合、個々のセラミックス発熱体２２
は、可撓性が無いが、これらを接続する給電線２１が可
撓性を有するので、帯状発熱体２としては、可撓性を有
することとなる。この帯状発熱体２は、シート材３の上
に蛇行形状に配置される。帯状発熱体２を蛇行形状に配
置する場合、図１に示すように、平行に配置した複数本
の帯状発熱体２の端部同士を給電線２１で接続して蛇行
形状に配置するものであっても良いし、図３に示すよう
に、シート材３上に、帯状発熱体２全体を蛇行形状にし
ても良い。

【００１４】また、上記発熱シート１では、帯状発熱体
２を直接シート材３，３間に挟持一体化する例を挙げた
が、上記に特に限定されるものではなく、図４に示すよ
うに、押出成形によって、帯状発熱体２を熱可塑性樹脂
２４にあらかじめ封入してコード状とした発熱中間体２
０を使用しても良い。この発熱中間体２０を用いること
により、発熱シート１における凹凸を軽減できるので、
得られた発熱シート１における両面での平滑度を向上さ
せることが可能となる。また、セラミックス発熱体２２
の保護にもなり、電気絶縁性も向上することとなる。

【００１５】この中間発熱体２０を形成する際の押出成
形について説明すると、まず、図４に示すように、電気
絶縁性および可撓性を有する塩化ビニル系樹脂などの熱
可塑性樹脂２４を、押出成形機（図示省略）のクロスヘ
ッド２５から所定圧力にて一対の帯状に押し出す。ま
た、帯状発熱体２を、押し出される帯状の熱可塑性樹脂
２４間に順次挟み込むことにより、帯状発熱体２は、熱
可塑性樹脂２４の押出方向に沿って、この熱可塑性樹脂
２４内に封入される。この際、熱可塑性樹脂２４は、ク
ロスヘッド２５のダイ２５ａとニップル２５ｂとの間か
らそれぞれ押し出される。また、帯状発熱体２は、ニッ
プル２５ｂに設けられた貫通孔２５ｃを介して、熱可塑
性樹脂２４間に供給される。さらに、貫通孔２５ｃを介
して減圧吸引が行われ、ダイ２５ａとニップル２５ｂと
の間から押し出される熱可塑性樹脂２４が、迅速に帯状
発熱体２に密着一体化するようになされている。このよ
うに帯状発熱体２に、熱可塑性樹脂２４を密着一体化さ
せた後の工程では、水冷槽（図示省略）内にて水冷する
ことで、帯状発熱体２を封入した帯状の発熱中間体２０
が形成される。このような発熱中間体２０は、巻取ドラ
ム（図示省略）にロール状に容易に巻き取ることができ
る。

【００１６】シート材３は、電気絶縁性、可撓性、耐候
性を有する塩化ビニル系樹脂などによってシート状に形
成されたものが使用される。

【００１７】保持部４は、図１および図５に示すよう
に、帯状発熱体２の幅よりも大きい幅の帯状シート４１
によって帯状発熱体２を被覆した状態で、帯状発熱体２
の両側の位置で、帯状シート４１をシート材３に固定し
て形成される。この帯状シート４１とシート材３との固
定は、高周波ウエルダー、熱風融着、接着剤による接着
などの手段によって行われる。これにより、帯状発熱体
２は、シート材３には直接固定されないが、シート材３
と帯状シート４１とによって筒状に形成された保持部４
によって保持固定される。この保持部４は、図６（ａ）
に示すように、帯状発熱体２の全体を被覆するようにな
された保持部４であっても良いし、図６（ｂ）に示すよ
うに、帯状発熱体２を部分的に保持固定するようになさ
れたものであっても良い。

【００１８】このように、帯状発熱体２を保持固定した
シート材３は、帯状発熱体２を挟持するように、他のシ
ート材３と貼り合わされる。このシート材３同士の貼り
合わせは、高周波ウエルダー、熱風融着、接着剤による
接着などの手段によって行われる。このシート材３を貼
り合わせる際、帯状発熱体２とともに、断熱シート５を
挟持一体化しても良い。この断熱シート５としては、吸
水吸湿しないポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエス
テルなどの不織布または発泡体などを使用することが好
ましい。具体的なものとしては、例えば、シンサレート
（３Ｍ社製商品名）などを使用することができる。ま
た、断熱シート５は、あらかじめ、他のシート材３に保
持固定した状態としておき、帯状発熱体２を保持固定し
たシート材３と貼り合わせるようにしても良い。この場
合、断熱シート５をシート材３に保持固定する断熱シー
ト保持工程と、帯状発熱体２をシート材３に保持固定す
る帯状発熱体保持工程とを同時進行し、出来上がったシ
ート材３同士を挟持一体化することができるので、発熱
シート１の製造作業を効率良く行うことかできる。断熱
シート５をシート材３に保持固定する方法としては、図
７に示すように、まず、あらかじめ断熱シート５の周縁
部に孔５１を設けておく。そして、この孔５１に帯状の
保持部材６を挿通し、この保持部材６の両端をシート材
３に固定することによって行うことができる。この保持
部材６とシート材３との固定は、高周波ウエルダー、熱
風融着、接着剤による接着などの手段によって行われ
る。

【００１９】また、このようにして構成される発熱シー
ト１は、図１に示すように、発熱シート１から延設する
ように、帯状発熱体２の両端部に給電線２１を設けてお
き、一端側の給電線２１に給電用の電源供給プラグ７を
設け、他端側の給電線２１に電力供給用の電源出力プラ
グ８を設け、複数枚の発熱シート１を電気的に並列接続
できるようになされていても良い。この場合、一本の延
長ケーブル（図示省略）に、複数枚の発熱シート１を連
結して使用することができ、広い面積を保温および加熱
する場合に作業性が良好である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２１】図１に示すように、シート材３間に、帯状
発熱体２と断熱シート５とを挟持一体化した発熱シート
１を形成した。

【００２２】シート材３としては、塩化ビニル樹脂製の
ものを使用した。また、断熱シート５としては、厚さ
１．５ｍｍのシート状に形成されたシンサレート（３Ｍ
社製商品名）を使用した。さらに、帯状発熱体２に用い
られる発熱体としては、図８に示すように、３０℃〜−
２０℃の使用環境温度でＮＴＣ特性を示すセラミックス
発熱体ａ、ｂ、ｃを用意した。このセラミックス発熱体
ａ、ｂ、ｃのＮＴＣ特性は、環境温度変化に伴う抵抗変
化率が、１℃の温度降下に対して０．８７％の抵抗上昇
を示した。

【００２３】３０℃から−４０℃までの１０度毎の各使
用環境温度下において、上記発熱シート１に通電し、初
動電流の経時的変化を測定した。その結果を図９のグラ
フに示す。

【００２４】また、比較対象として、図８に示すよう
に、使用環境温度でＰＴＣ特性を示すセラミックス発熱
体ｄを用いた以外は上記と同様にして発熱シートを構成
した。この発熱シートについても、初動電流の経時的変
化を測定した。その結果を図１０のグラフに示す。

【００２５】その結果、本発明に係る発熱シート１は、
０．１〜０．２Ａ／ｍの範囲で電流変化が起こったが、
比較例に係る発熱シートは、０．１〜０．４Ａ／ｍの範
囲で電流変化が起こった。すなわち、比較例に係る発熱
シートが四倍の電流変化を起こすのに対して、本発明に
係る発熱シート１は二倍の電流変化しか起こさないの
で、寒冷地域や温暖地域など、使用する地域の環境温度
毎に許容電流やブレーカーの容量設計を考慮する必要が
無くなる。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によると、所
定の抵抗急変温度を持つとともに、抵抗急変温度以下の
使用環境温度ではＮＴＣ特性を持つ発熱体を具備してい
るので、電圧を印加した瞬間に流れる突入電流が大きく
なるのを防止することができる。したがって、この発熱
シートを使用する地域の環境温度毎に、許容電流やブレ
ーカーの容量設計を考慮する必要が無く、安定した状態
で安全に保温または加温することができる。

【００２７】また、請求項２記載の本発明によると、可
撓性を有する二本の給電線間に、複数個のセラミックス
発熱体を設けて帯状発熱体を形成し、この帯状発熱体
を、蛇行形状に配置した状態で、二枚のシート材間に挟
持一体化しているので、可撓性の無いセラミックス発熱
体が、シート材に分散した状態となり、発熱シート全体
としては可撓性が得られることとなる。また、この二枚
のシート材のうちの一方のシート材の内面に設けた保持
部に、帯状発熱体を保持固定しているので、帯状発熱体
は、シート材に対して遊びができる。したがって、発熱
シートを撓ませた場合、シート材と帯状発熱体とが、個
々に可撓変形することとなり、両者間にひずみを生じた
りするのを防止することができる。

【００２８】さらに、蛇行配置された帯状発熱体の蛇行
部を可撓性の給電線とし、直線部のみに帯状発熱体を配
置することで、発熱シートの可撓性をさらに向上させる
ことができる。

【００２９】さらに、給電用の電源供給プラグと電力供
給用の電源出力プラグとを設け、複数枚の発熱シートを
電気的に並列接続できるようにしているので、複数の延
長ケーブルを使用すること無く、発熱シートを並列に接
続して行くことができる。また、このように発熱シート
を並列接続した場合、発熱シートの枚数分だけ、突入電
流が倍増されることとなるが、抵抗急変温度以下の使用
環境温度でＮＴＣ特性を持つ発熱体を使用しているの
で、複数枚の発熱シートを接続した場合であっても、突
入電流の増加を抑えることができる。したがって、発熱
シートによって大面積を容易に保温および加温すること
が可能となる。

【００３０】さらに、帯状発熱体とともに、断熱シート
を挟持一体化することによって発熱シートの熱効率の向
上を図ることができるとともに、この断熱シートを、シ
ート材に形成した保持部に保持固定することで、断熱シ
ートにひずみを生じさせることなく可撓変形させること
ができる。

【００３１】さらに、このようにシート材に形成した保
持部に断熱シートを保持固定した発熱シートを形成する
場合、一方のシート材に帯状発熱体を保持固定し、他方
のシート材に断熱シートを保持固定し、この帯状発熱体
の保持固定と、断熱シートの保持固定とを同時進行で行
った後、両シート材を貼り合わせることで、発熱シート
の製造作業を効率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発熱シートの全体構成の概略を示す部分破断平
面図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、帯状発熱体の全体構成
の概略を示す部分斜視図および断面図である。

【図３】帯状発熱体の他の配置状態を示す平面図であ
る。

【図４】（ａ）は帯状発熱体を熱可塑性樹脂で被覆する
状態を示す側断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＩ−Ｉ線拡
大断面図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、帯状発熱体の保持固定
状態を示す部分平面図および断面図である。

【図６】（ａ）および（ｂ）は、帯状発熱体の他の保持
固定状態を示す平面図である。

【図７】（ａ）および（ｂ）は、断熱シートの保持固定
状態を示す平面図および部分拡大平面図である。

【図８】発熱体の抵抗温度特性を示すグラフである。

【図９】本発明に係る発熱シートの初動電流の経時的変
化を示すグラフである。

【図１０】比較例に係る発熱シートの初動電流の経時的
変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１発熱シート２帯状発熱体２１給電線２２発熱体３シート材４保持部５断熱シート６保持部材７電源供給プラグ８電源出力プラグ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の抵抗急変温度を持つとともに、抵
抗急変温度以下の使用環境温度ではＮＴＣ特性を持つ発
熱体を具備したことを特徴とする発熱シート。
【請求項２】可撓性を有する二本の給電線間に、複数
個のセラミックス発熱体が設けられて帯状発熱体が形成
され、この帯状発熱体が、蛇行形状に配置された状態
で、二枚のシート材間に挟持一体化されてなり、この二
枚のシート材のうちの一方のシート材の内面に設けた保
持部に、帯状発熱体が保持固定されてなる請求項１記載
の発熱シート。
【請求項３】蛇行配置された帯状発熱体の蛇行部が可
撓性の給電線となされ、直線部のみに帯状発熱体が配置
されてなる請求項２記載の発熱シート。
【請求項４】帯状発熱体が、電気絶縁性および可撓性
を有する樹脂材料で被覆されてなる請求項２または３記
載の発熱シート。
【請求項５】給電用の電源供給プラグと電力供給用の
電源出力プラグとが設けられ、複数枚を電気的に並列接
続できるようになされた請求項１ないし４のうち、いず
れか一記載の発熱シート。
【請求項６】発熱体とともに、断熱シートが挟持一体
化されてなる請求項１ないし５のうち、いずれか一記載
の発熱シート。
【請求項７】二枚のシート材のうちの一方のシート材
の内面に、断熱シートを保持する保持部が設けられ、こ
の保持部に断熱シートが保持固定されてなる請求項６記
載の発熱シート。
【請求項８】一枚のシート材上に、帯状発熱体を配置
した状態で、この帯状発熱体をまたぐようにして保持部
材を設けるとともに、この保持部材の両側をシート材に
接着または融着一体化してシート材と保持部材との間で
帯状発熱体を保持固定する帯状発熱体保持工程と、シー
ト材上に、周縁部に孔を設けた断熱シートを配置し、こ
の孔に帯状の保持部材を挿通するとともに、この保持部
材をシート材に接着または融着一体化してシート材と保
持部材との間で断熱シートを保持固定する断熱シート保
持工程と、前記帯状発熱体を保持したシート材の帯状発
熱体保持面と、断熱シートを保持したシート材の断熱シ
ート保持面とを対面するようにして両シート材を貼り合
わせるシート材貼り合わせ工程とを具備する発熱シート
の製造方法。