JP2000268945A - 発熱体付き板と製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の場所で発熱体を直接面上に形成した板
とその製造方法を提供して、建築内外装材に使用する際
の大きさと形状の選択性を高める。 【解決手段】 回路を焼き付けたシルクスクリーン１２
を印刷版１４として、枠に嵌め緊張して板１に被せ、そ
の印刷版上に微粉末とした竹の炭化物３と架橋剤４でな
る混合溶液５を適量注ぎ、スクイージー１８等で引き延
ばし乾燥した発熱部６に電極７を加えて発熱体８とし、
その上から絶縁性能の高い材料９で被覆して発熱体付き
板１０とする工程を、固定設備によることなく移動可能
な器具により、現場で人手主体により任意の大きさと形
状の発熱体付き板１０の成形を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発熱体付き板とその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】人類の快適環境の創出に使用するエネル
ギーの一つである燃料は資源を天然に依存し、その形態
は地上では木材等であり地下では石炭と原油及び天然ガ
スやウラン鉱石に代表される。木材と石炭を除き天然の
形で使用されることは極めて稀で、採取した後に加工し
都市ガスや電気及び灯油等の使い易い形に変換して消費
者に供給される。

【０００３】都市ガスや電気及び灯油を目に見える燃焼
という形で資源を直接熱に変換して利用する行為は、現
在では飲食業や家庭での厨房用コンロまたは暖房用スト
ーブ等の小規模設備に限られ、多くは安全性と簡便性及
び操作性を向上するために燃焼行為から得た熱エネルギ
ーを別の媒体に移し替え、その媒体を通して供給する間
接行為が広く利用されている。

【０００４】暖房の分野では、個人と多人数・局所と全
体・可搬と固定等の条件を組合せた目的に対応し、伝導
と対流と輻射の熱移動の何れかを主とした機種が多数開
発され、例えば、可搬用にはオイルヒータと電気ストー
ブと電気カーペット及び灯油ストーブ等が、固定用には
スチームヒータとエアーコンディショナー及び床暖房等
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】都市ガスや電気及び灯
油は入手容易な熱資源であり、その直接利用による機器
の利点は昇温の速さであるが安全が万全でない心配があ
る。特に都市ガスは供給源の選択が不自由で、何れも室
温を一定に保つ事が難しい。この点、間接利用による伝
導を主体とした熱移動形の床暖房は好ましい利用方法と
言えるが、小口径管を内蔵した床板と熱媒体の強制循環
設備を必要とし、大きさと形状が限られ相当の設備費を
必要とする問題がある。

【０００６】屋内等の居住施設外で使用する加熱または
暖房設備は、温室栽培のような償却原資が充分に得られ
る生産施設や自治体が運営する降雪地帯の道路融雪設備
や交通機関等を除いては殆ど見かけない。除雪設備が望
まれる降雪地帯の屋根や覆い等の雪おろし等は今なお人
手に委ねられ、重労働にも関わらず他の手段の採り入れ
が進まないのは設備と運転に要する費用が人件費に及ば
ないからである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、屋内・外の加
熱または暖房の需要を充たすため、電気を熱源とし好み
の形状と大きさの発熱体付き板とその製造方法の提供を
目的とする。

【０００８】本発明は、板の何れか面に微粉末とした炭
化物と架橋剤との混合溶液で塗膜を形成し乾燥した発熱
部と電極とでなる発熱体を配置し、その発熱体を絶縁性
能の高い材料で被覆し適宜な手段で板に固着したことを
特徴とする発熱体付き板であり、シルクスクリーンを必
要面積に裁断し、該シルクスクリーン上に感光乳剤を塗
布し、その感光乳剤を塗布したシルクスクリーン上に、
発熱部に相当する回路を描いた形紙を被せて光源により
焼き付け、非感光部分の乳剤を除去したシルクスクリー
ンにあって、そのシルクスクリーンを印刷版として所要
面積の板の何れか面上に直接被せ、下記のＡ）とＢ）に
記載の、 Ａ）加熱炉内を酸欠下に置き所要の時間と温度で加熱し
て得た炭化物（３）を粉砕してパウダー状の微粉末と
し、該微粉末を２０〜６０重量％の範囲から選択した比
率で架橋剤に加えて混合溶液とし、 Ｂ）その混合溶液を印刷版上に流し発熱部に相当する版
開口面から押し出すように塗布する処理、を板に施した
後、発熱部となる塗膜の混合溶液を乾燥硬化して発熱部
として、該発熱部の両端に電気良導体による電極を付着
して発熱体を形成し、その発熱体周囲を絶縁性能の高い
材料により被覆することを特徴とする発熱体付き板の製
造方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、任意の面積と形状を持
つ板の何れか面に発熱部と電極で発熱体を形成した発熱
体付き板と、発熱部を特別の設備なしに形成可能とした
製造方法で、絶縁性に富む板では直接発熱体を形成し、
非絶縁性の板では予め絶縁性能の高い材料で層を形成す
る予備処置後に発熱体を形成し、その後に発熱体を絶縁
性能の高い材料で被覆し板に固定する構成で通電し板表
面を低温に保つ。

【００１０】板の材料は、木材や竹を直接成形して得た
単板と積層板及び集成板または木材や竹を原料とした二
次加工品の板状の紙等の木質系板、或いは鉄と銅及びア
ルミニウムまたはその合金等の金属板から選択する場合
は、発熱体を形成する板面の絶縁の程度を確認して、不
充分であれば予め適宜な厚みの絶縁層を板面に形成す
る。

【００１１】同様にして、ポリエチレンとポリスチレン
とポリブロピレンとポリカーボネイトとポリ塩化ビニル
とメタクリルとポリフルオロエチレンとアクリルニトリ
ルブタジエンスチレンとポリアミド及びポリイミド等の
熱可塑性樹脂または不飽和ポリエステルとエポキシ及び
ポリウレタン等の熱硬化性樹脂から選択した樹脂板の場
合では絶縁層は必ずしも必要ではなく、木質系板と金属
板及び樹脂板を適宜に組合せた合成板の場合でも発熱体
の形成面は上記区分により処理する。

【００１２】発熱部を構成する主成分はパウダー状の微
粉末とした炭化物と架橋剤である。炭化物は竹を加熱炉
の中で好ましくは酸素を断ち、１０００〜１８００°Ｃ
の範囲から選択した主温度で所要時間加熱処理し体積固
有抵抗値を１０² 〜１０ ⁶Ωcmの範囲とした後に粉砕し
パウダー状の微粉末としたものが望ましい。この微粉末
を２０〜６０重量％の範囲、好ましくは３０〜４０重量
％の範囲から選択した比率で架橋剤との混合溶液を構成
する。炭化物はカーボンプラック・黒鉛・炭素繊維等の
微粉末でもよい。

【００１３】架橋剤は二液硬化型のドライラミネート用
接着剤やポリウレタンまたはポイミド系樹脂と溶剤によ
る接着剤等を使用し、加熱用機器を用いて接着剤を硬化
し乾燥させてもよいが、加熱処理が絶対条件ではなく１
５〜３５°Ｃの範囲の室温で短時間の内に移動に支障な
い程度に硬化する接着剤がより望ましく、またアクリル
系樹脂を含む揮発性のよいインキなどを使用してもよ
い。

【００１４】製造方法は、発熱部に相当する印刷用版を
つくるために、３０〜５００メッシュの範囲から選択し
たシルクスクリーンに感光乳剤を塗布し、その上から直
接または間接に回路を描いた図柄を型紙として光源によ
り塗膜に転写感光し、非感光部分を水洗除去すると回路
の焼き付いたシルクスクリーンが得られるが、本発明は
加工したシルクスクリーン自体を印刷版として使用する
ので、軽量で感光膜面を損傷しない程度に丸めて持ち運
べことができる特長を備える。

【００１５】好ましくは印刷版の周囲を枠等で掴み緊張
して内部の弛みを除去し、発熱体を形成すべき板に被せ
て固定した後、用意した混合溶液の適量を流しスクイジ
ー等で印刷版面の開口部より板上に押し出して塗布し、
乾燥後に０．０１〜１．０ｍｍの範囲、好ましくは０．
０１〜０．５ｍｍの範囲で選択した厚みに収まるように
塗膜を形成する。回路は梯子模様で単位回路は幅のある
棒形状のため、印刷版を板に被せても必要隙間が確保で
きる。また印刷版は繰り返し使用することが可能で、回
路模様は棒形状に限定されず曲線形状でもよい。

【００１６】加熱もしくは室温で塗膜を乾燥して発熱部
を形成し、回路の両端に電気良導体の銅かアルミニュウ
ムまたはその合金等からなる電極を装着して発熱体と
し、樹脂フィルム等の絶縁性能の高い材料で発熱部と電
極を覆い熱や接着剤等の手段で板に固定する。発熱部に
使用する混合溶液の代わりに、炭化物と樹脂系結合剤の
微粉末同士の混合物で直接回路を形成し、熱溶着型のフ
ィルムを被せて圧着するように成形してもよい。この発
熱体は固定型設備で製造してもよいが、本発明は印刷版
の可搬性を利用して臨機応変に現場製作で対応できるの
が特長で発熱体価格を低く押えられる利点がある。

【００１７】この製造方法は、発熱体の大きさと形状を
相手の板に合わせ固定設備の要なく迅速に提供できるこ
と、発熱体付き板同士の積層や板表面に任意の模様等の
加工が施せる利点に加え、この発熱体は通常１００ボル
ト以下の電圧を印加し２０〜１５０Ｗ／ｍ² の範囲の熱
エネルギーを供給する構成としたので、板の表面温度を
周囲の条件により１〜８０°Ｃの範囲に保つことを可能
とした。従って、環境温度を考慮し発熱体を装着する板
の材質と表面温度の組合せや発熱体付き板を２〜５層の
範囲で重ねると特長のある建築内外装材としての用途が
広がる。

【００１８】例えば、表面の一部分を炭化した板と高温
寄りの表面温度を組合せると、伝導による熱移動の他に
遠赤外線による輻射エネルギーが発生し、効果的な昇温
が望めるので天井や壁及び床等の建築用内装材に、また
樹脂板か防蝕処理を施した木質系板か金属板または両者
との合成板等と低温寄りの表面温度を組合せると、降雪
地帯では板と雪の接触面の氷結を防止して除雪に威力を
発揮し、屋根及び壁等の建築用外装材に好適である。板
をフィルム状とすると育苗または土木のコンクリート養
生等の保温シートに活用できる。

【００１９】板に発熱部を形成する際には作業面が平坦
であることが望ましいが、絶対条件ではなく多少の曲面
は発熱部の形成に支障を来さない。また発熱体付き板の
完成後に発熱体を含めた板部分に滑らかな曲面を後加工
で付着することは材質により可能であるが、その際に加
工時に生ずる熱による昇温が発熱部を囲む材料の変形温
度を超えないように注意することが肝要である。

【００２０】しかし発熱体の成形後の加工は極一部の加
工に止めるのが望ましく、予め板の形状が一方向に対し
て適度の連続した形状、例えば波形や台形や方形等で形
成されているときは、その材料が木質系板や金属板及び
樹脂板の何れにも限らず、予め柔軟性のあるフィルムで
本発明により形成した発熱体を両面から包み込んだ保温
シートを接着剤を使用して貼り付けて発熱体付き板とし
てもよい。

【００２１】

【作用】本発明の発熱体を装着した板は通電により表面
を低温に維持し、伝導による熱移動を主とする他に板表
面から対流と輻射の熱移動を僅かに発生し、板を適度に
炭化すると輻射の熱移動はより活発になり、熱伝導のよ
い金属板では熱移動をより速める等、板の性状で異なる
働きが得られる。

【００２２】

【実施例１】図１（Ａ，Ｂ）は丸竹を加工した板１に予
め絶縁性能の高い材料による層２を形成した後に発熱体
８を形成し、その発熱体の上から絶縁性能の高い材料９
で覆い接着固定した発熱体付き板１０の断面図と背面図
で、特に発熱体の装着面の絶縁状態が良好なとき層２は
省略してもよい。尚、全図面で発熱体８を拡大模型とし
て描いたので各層に段が存在するが実際には板１に較べ
て何れも極めて薄い厚みでしかない。

【００２３】図１（Ａ）の断面図に示すように、体積固
有抵抗値を１０² 〜１０ ⁶Ωcmの範囲としたパウダ状の
微粉末とした竹炭化物３を二液硬化型のドライラミネー
ト用接着剤でなる架橋剤４に加えた混合溶液５〔図６
（Ｂ）参照〕で塗膜を形成し乾燥した発熱部６に、銅系
材による電極７を付けて発熱体８とし、その発熱体の上
に絶縁性能の高い材料９を被せ接着剤で固定した構成で
ある。図１（Ｂ）は発熱部６の形状を示す背面図であ
る。

【００２４】この発熱体付き板１０に使用した板１を図
では一枚板として描いたが、用途に合わせ大きさと厚さ
を単板や集成板や積層板及び集成と積層による合成板か
ら選べばよく、図２のように板１が竹か木の時に表面に
炭化層１１を形成した発熱体付き板１０Ａとすると板の
昇温で輻射熱の発生が得られ、床・壁・天井等の内装材
として使用すると静かで穏やかな安全性の高い熱発生源
として住居の環境改善に役立つ。

【００２５】また板を金属とした発熱体付き板は積雪地
帯の屋根瓦や庇等の外装材に使用すると雪おろしの手段
に役立つ。融雪の場合は温度センサー付きの調整器を備
え、雪との接面温度を０°Ｃ以上に保ち接面の凍結を回
避すると、上層の雪は屋根の傾斜で自然に滑り落ちる。
この際金属板の発熱体を装着しない面は防蝕処理済みで
あることが望ましく、このような用法は低コストの発熱
体付き板の提供で始めて可能になる。

【００２６】

【実施例２】図３は絶縁性能の高いポリ塩化ビニール材
料による板１Ａの表面に発熱体８を直接形成し、その発
熱体の上から絶縁性能の高い材料９で覆い接着固定した
発熱体付き板１０Ｂの断面図で、実施例１との違いは絶
縁層の省略と板１Ａに薄く継ぎ目なしで比較的大きな面
積を採用できることである。この発熱体付き板も屋根瓦
や庇等の外装材に使用することができる。

【００２７】

【実施例３】図４（Ａ，Ｂ）は三層からなる積層板の各
間に発熱体８を挟み込んだ発熱体付き板１０Ｃで、図４
（Ａ）は長さ方向の断面図、図４（Ｂ）は両端の電極部
分から切断した幅方向の断面図である。このような積層
材は内装材として比較的熱発散の大きい一階の床や間仕
切板または外気に接する壁内面に使用すると、室内側の
板表面温度の変化を小さくする効果がある。

【００２８】理由は積層により板全体の熱容量が大きく
なり、外気に近い側で起る大きな熱損失を外寄りの発熱
体で受け持ち内側への影響を小さくする。厚みの増加で
電極と接続材及び絶縁材用の溝１６の構成も容易とし図
５は炭化層１１を先頭にした発熱体付き板１０Ｄであ
る。

【００２９】

【実施例４】図６（Ａ〜Ｄ）は、回路型紙の焼き付けを
終え感光乳剤の硬化膜１３が付着したシルクスクリーン
１２を印刷版１４として発熱体８を板１に形成し、発熱
体付き板１０とする工程の概略を斜視図で示した。図６
（Ａ）は印刷版１４の周囲を調整金具付き枠１７等で緊
張固定し内部の弛みを除去した好ましき状態で、図６
（Ｂ）は板１に被せた後に炭化物３の微粉末と架橋剤４
からなる混合溶液５の適量をシルクスクリーンの開口面
１５に注ぎ、スクイジー１８で押し出すようにして板１
に発熱部６を成形する。

【００３０】図６（Ｃ）は、常温で乾燥後の梯子状発熱
部６の端に銅製電極７を固定し、図６（Ｄ）は、その発
熱部と電極の上から絶縁性能の高いフィルム状の材料９
を接着剤を介して被せ、板１に固定することにより発熱
体付の板１０が出来上がる。図に示すように印刷版１４
と平坦な作業面１９を確保すれば、人手を主体に作業が
進み固定設備の必要もなく、回路の厚みも塗膜形成に必
要な量の混合溶液５を供給し、均し操作を充分実施する
ことで好ましい厚みが得られる。

【００３１】

【発明の効果】本発明になる発熱体付き板の使用と製造
方法から下記の効果を得た。 建築用内装材として床のみでなく壁と天井への使用に
より、発熱体から低出力の安定した熱エネルギーが連続
供給し、温度むらの少ない効率の良い全体暖房を可能と
し、板の表面加工状態でより輻射熱を発生するので部屋
の居住性を改善する。 建築用外装材として屋根や庇への使用により、特に寒
冷地での屋根の雪対策の作業性を改善する。 固定製造設備を特に必要とせず、板への発熱体の成形
が任意の場所で大きさと形状に制限されることなく進め
られ、供給の迅速化により在庫による品揃えが必要がな
い。 従来の印刷方式に比べ高額の設備と運転資金を必要と
しないので、製品コストの低下に寄与する。

【００３２】上記のような特長を持つ発熱体付き板と製
造方法は、一般に規格化された大きさと厚みと形状及び
発熱体の容量との組合せは、建築では新築や平坦部分が
大きい改築を除いて適合出来ない場合が多いのに較べ、
本発明は任意の大きさと厚みと形状及び発熱体の容量と
の組合せの選択を自在としたので、建築現場等での施工
の容易性を極めて向上する効果も合わせて得た。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の絶縁層を介し発熱体を備えた板の
断面図を（Ａ）に、背面図を（Ｂ）に示した。

【図２】 炭化板を使用した発熱体付き板の断面図を示
した。

【図３】 実施例２の絶縁層のない発熱体を備えた板の
断面図を示した。

【図４】 実施例３の発熱体付き積層板の断面図を
（Ａ）、図（Ａ）の両端の電極部分から切断した幅方向
の断面図を（Ｂ）に示した。

【図５】 表に炭化板を使用し積層した発熱体付き板の
断面図を示した。

【図６】 実施例４の発熱体を形成する工程の概略を
（Ａ）〜（Ｄ）に示す斜視図である。

【符号の説明】

１，１Ａ 板 ２ 層（絶縁） ３ 炭化物 ４ 架橋剤 ５ 混合溶液 ６ 発熱部 ７ 電極 ８ 発熱体 ９ 材料（絶縁） １０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 発熱体付き板 １１ 炭化層 １２ シルクスクリーン １３ 感光乳剤の硬化膜 １４ 印刷版 １５ 開口部 １６ 溝 １７ 調整金具付き枠 １８ スクイジー １９ 作業面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｅ０４Ｄ 13/00 Ｅ０４Ｄ 13/00 Ａ Ｆターム(参考） 3K034 BA08 BA15 BB02 BB08 BB09 BB13 BB14 BC12 CA02 CA14 CA22 CA32 HA02 HA08 HA09 HA10 JA01 JA04 JA09 JA10 3K092 PP20 QA05 QB08 QB19 QB20 QB31 QB32 QB43 QB65 QB68 QB76 QC05 QC19 QC25 RF02 RF03 RF09 RF14 RF17 RF22 VV03 VV33

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板（１，１Ａ）の何れか面に微粉末状の
   炭化物（３）と架橋剤（４）との混合溶液（５）で塗膜
   を形成し乾燥した発熱部（６）と電極（７）とでなる発
   熱体（８）を配置し、その発熱体を絶縁性能の高い材料
   （９）で被覆し適宜な手段で板（１，１Ａ）に固着した
   ことを特徴とする発熱体付き板。
2. 【請求項２】 混合溶液（５）を構成する炭化物（３）
   が竹を原料とし、体積固有抵抗値が１０² 〜１０ ⁶Ωcm
   の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の発熱
   体付き板。
3. 【請求項３】 混合溶液（５）による塗膜を、乾燥後に
   ０．０１〜０．５ｍｍの範囲から選択した厚みになるよ
   うに形成したことを特徴とする請求項１か２に記載の発
   熱体付き板。
4. 【請求項４】 板（１）が建築用内装材であることを特
   徴とする請求項１から３の何れかに記載の発熱体付き
   板。
5. 【請求項５】 建築用内装材が表面に炭化層（１１）を
   備えた板（１）であることを特徴とする請求項１から４
   の何れかに記載の発熱体付き板。
6. 【請求項６】 板（１）が竹または木を材料とすること
   を特徴とする請求項１から５の何れかに記載の発熱体付
   き板。
7. 【請求項７】 板（１，１Ａ）が建築用外装材であるこ
   とを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の発熱体
   付き板。
8. 【請求項８】 建築用外装材が金属か樹脂からなる板
   （１，１Ａ）であることを特徴とする請求項１から３及
   び７の何れかに記載の発熱体付き板。
9. 【請求項９】 板（１，１Ａ）が樹脂製フィルムである
   ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の発熱
   体付き板。
10. 【請求項１０】 板（１）が絶縁性能の低い材料である
    時、その板の発熱部形成予定面に予め必要な厚みの絶縁
    性能が高い材料による層（２）を形成したことを特徴と
    する請求項１から８の何れかに記載の発熱体付き板。
11. 【請求項１１】 シルクスクリーン（１２）を必要面積
    に裁断し、該シルクスクリーン上に感光乳剤を塗布し、
    その感光乳剤を塗布したシルクスクリーン上に、発熱部
    に相当する回路を描いた形紙を被せて光源により焼き付
    け、非感光部分の乳剤を除去したシルクスクリーンにあ
    って、 そのシルクスクリーンを印刷版（１３）として所要面積
    の板（１，１Ａ）の何れか面上に直接被せ、 下記のＡ）とＢ）に記載の、 Ａ）加熱炉内を酸欠下に置き所要の時間と温度で加熱し
    て得た炭化物（３）を粉砕してパウダー状の微粉末と
    し、該微粉末を２０〜６０重量％の範囲から選択した比
    率で架橋剤（４）に加えた混合溶液（５）とし、 Ｂ）その混合溶液を印刷版（１３）上に流し発熱部
    （６）に相当する版開口面（１５）から押し出すように
    塗布する処理、を板（１，１Ａ）に施した後、発熱部と
    なる塗膜の混合溶液を乾燥硬化して発熱部（６）とし
    て、該発熱部の両端に電気良導体による電極（７）を付
    着して発熱体（８）を形成し、その発熱体周囲を絶縁性
    能の高い材料（９）により被覆することを特徴とする発
    熱体付き板の製造方法。