JPH09180868A - ハニカム型面発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、従来全く無かったハニカム
構造を有する面発熱体を提供する。 【構成】 一定の幅を有するテープ形状の抵抗体であっ
て、広げたときにハニカム状の空孔構造をもつように接
合されているもので、可撓性を利用して面形状を変化さ
せることができ、種々の設計的組み合わせ、あるいは使
用時の形状変化によって、電気抵抗に疎密をもたせた発
熱体を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は電気エネルギーを
熱エネルギーとして活用するための面状発熱体で、暖房
器、乾燥器、暖房構造パネル等の熱利用に有用なハニカ
ム型面発熱体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の面発熱体は、絶縁基板上に電気抵
抗性の導体を蛇行して配線するか、印刷したもの、或い
はゴムプラスチックにカーボンブラックや電気抵抗性の
金属を所定の量添加し、分散してシート状に構成したも
の、電気抵抗性のカーボン繊維や金属繊維それ自体もし
くは絶縁性ある繊維と混織するか、ゴム、プラスチック
中に分散してシート状にしたものあるいはこれら電気抵
抗性繊維を抄紙材料中に添加して混抄した混抄紙等が知
られている。又、セラミックに半導電性カーボンブラッ
クや金属粒子、繊維等を配合して半導電性としたセラミ
ック面発熱体も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術に於
て、セラミック等の硬質材料を基材とする発熱体はセラ
ミック中に導電性カーボンブラックや金属粒子、繊維等
を配合して半導電性としたものを成形したものが知られ
ているが、成型体は可撓性がなく、設定個所に応じた構
造、サイズのものを製作しなければならなかった。又、
ゴムやプラスチック或いは紙等に電気抵抗性のある導電
性カーボンブラック、金属粒子、導電性繊維等を配合し
て半導電性としたものが知られているが、可撓性である
ために、融雪や床暖房等に広く用いられているが、気体
等流体を加熱しようとする場合は、パイプの周囲にこれ
を纏巻し、通電して加熱することが行なわれている。こ
の場合パイプの径と流体の流速の関係から長いパイプを
使用しての加熱には好適であるが、パイプを含むものを
面発熱体としては使用することができない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の如き従来
の技術による問題点を解決し、可撓性であると共に加熱
面積を可変とすることができる面発熱体を提供するもの
であり、可撓性材料を以てハニカム構造を形成するとと
もに、可撓性材料がＸ軸およびＹ軸方向より構成され、
Ｙ軸方向には伸縮できるようにしたものである。すなわ
ち、本発明のハニカム型面発熱体は、電気抵抗性の金属
テープよりなる発熱体で形成されたもの又は金属テープ
の表面に絶縁被膜を介して半導電性被膜からなる発熱体
を形成するか、又は絶縁テープの表面に半導電性被膜か
らなる発熱体を形成するか、又は絶縁性テープの表面に
印刷回路からなる発熱体を形成したものである。これに
よって、ハニカム構造の空所を流通する気体は輻射熱に
より加熱されることと、ハニカム構造体の面積が形状の
変化により取付箇所に対応した取り付けが可能であり、
場合により扇面状にもなり得る等面変化による応用が広
がる他、厚さは薄くても多数の同じ厚さのハニカム状の
構造物であるために面方向からの衝撃に耐える利点もあ
り例えば家屋内暖房や屋根の融雪にも利用し得るもので
ある。

【０００５】本発明を構成する金属テープとして用いら
れる電気抵抗性金属としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒあるい
はこれらの合金、ステンレス、Ａｌ−Ｚｎ合金等が用い
られる。又、半導電性被膜を構成するものとしては酸化
アルミ、酸化銅などで体積抵抗率が１０⁴ 〜１０ ⁷Ωｃ
ｍ程度のものが使用できる。これらの材料をバインダー
樹脂に分散して金属テープや絶縁テープの表面に塗布さ
れる。半導電性塗膜を形成するためのバインダー樹脂と
しては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド
樹脂、ポリウレタン樹脂等が使用可能である。更に半導
電性被膜を形成する材料としては、導電性コンパウンド
の場合は例えば導電性カーボンブラックを１０〜３０重
量％程度配合したゴム、プラスチック等が用いられる。
更にはステンレス繊維やカーボン繊維をゴム・プラスチ
ック中に適宜配合したり、ニッケルめっきセリサイトＣ
Ｎｉ−Ｐ合金皮膜を析出させたものをフィラーとするプ
ラスチック塗料等が半導電性被膜に用いられる。

【０００６】絶縁性テープとしては、各種のゴムやプラ
スチックが使用されるが、その場合は可撓性で、ある程
度耐熱性があるものが好ましい。例えば天然ゴム、合成
ゴム及びポリイミド、ポリエステル、ポリウレタン等の
フィルムが用いられる。更に、通電のためのリード部と
しては酸化しにくい銀やニッケルめっきした銅などが印
刷又は箔の貼り付けで使用することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の具体例を図面により説明
すれば、図１（イ）は金属テープもしくは絶縁テープか
らなる基材テープを用いたハニカム型面発熱体１０を拡
げたときの全体構成を示す正面図で、１１は接合部、１
２は空孔部（図では正６角形）で、Ｙ軸方向へ広げたり
縮めたりすることが可能で、完全に縮めれば（ロ）の状
態のように折りたゝまれた状態となるので、不使用時持
ち運びや保管がし易く、使用時には広げる程度により
（イ）のようにハニカム構造もしくは半開きのハニカム
構造等任意の空孔部を形成するようにすることができ
る。そして空孔を流通する気体を輻射熱で加熱すること
ができる。（ハ）は折りたゝまれた状態の側面で厚さは
ｔで示されている。

【０００８】図２は他の実施例の部分正面図で、図１よ
りも接合部１１が短く、全体的に菱型類似の空孔部１２
が形成されている。本発明のハニカム型とはこのように
種々の変形をも含むものである。又、図示してないが、
本発明のハニカム面発熱体は拡げた時に、上面を大き
く、下面を小さく開くことにより扇面状にもなすことが
できる。更には一様に拡げたものを丸めて円筒状に構成
することもできる。

【０００９】図３は本発明の請求項１に対応するものの
金属テープの構造を示す断面図で、全体がステンレス又
は抵抗性のニッケル−クロム合金、鉄−クロム合金等か
らなる金属テープ２１ａからなるものであり、金属の種
類に応じた電気抵抗により、通電で発熱する。ハニカム
構造とするための接合点は溶接によって形成される。

【００１０】図４は本発明の請求項２に対応する複合テ
ープの構造を示し、金属テープ２１ａの両面に、ポリエ
ステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポ
キシ樹脂等のプラスチック被膜を貼りつけるか、これら
の樹脂の塗布焼付被膜で構成される絶縁被膜２１ｄを設
け、その上にカーボンブラックや抵抗性金属粉末、抵抗
性繊維等を混入したゴム又はプラスチック塗料を塗布し
て半導電性被膜２２を形成し、必要個所に通電のための
リード（図示せず）を例えば折り畳み端部を電極端とす
るように連続して設けてある。電気は抵抗に反比例して
流れるために金属テープを直接半導電性被膜のリードと
して使用できないので、金属テープの表面には前記のよ
うに絶縁被膜を設け、その上に半導電性被膜を設けてこ
れには通電用のリードを別に設ける必要がある。絶縁被
膜が前記のように樹脂の塗布焼付被膜により構成される
場合は、電気絶縁性もよく、プラスチックフィルムの貼
り付けにより絶縁被膜を形成する場合よりも、薄くて機
械的特性や耐熱性にも優れた絶縁被膜が得られる。な
お、ハニカム構造をとるための接合点は材料の種類によ
り接着又は融着によって形成される。

【００１１】図５は本発明の請求項３に対応する複合テ
ープの構造を示し、ゴム又はプラスチック或は紙等の絶
縁テープ２１ｂの両面に半導電性皮膜２２を形成してあ
る。リード部は図示を省略してある。図６は本発明の請
求項４に対応するもので図では金属テープ２１ａの両面
にプラスチックの絶縁塗膜で絶縁２１ｃを積層し、その
表面に抵抗性金属からなる印刷回路２３をプリントもし
くは箔貼り付けによって設けてある。この場合の印刷の
プリントは、金属薄膜のコーティング処理により形成さ
れるが、その他の方法として、導電性支持体上に金属蒸
着を施した放電破壊記録紙を使用し、放電破壊により金
属の回路を形成してもよい。又、これはリード導体（例
えば白金）等のリード回路により電気的に接続され、図
示してないがハニカムの両端に設けた端子部に接続して
ある。

【００１２】なお、請求項２、３及び４の面発熱体にお
いては、ハニカムの交叉部では少なくとも導電性あるい
は絶縁性の塗膜を設け、接着により接合してある。なお
又、本発明の実施に際しては、請求項１の金属テープも
しくは請求項２〜３の複合テープを図７に示すように基
材２４に支持された波打ち状の中芯２５として、いわゆ
るコルゲート構成に形成してもよい。又、本発明を構成
する発熱体は、前記図１( ハ）で示したハニカム構造体
の側面の厚さｔの全幅に必ずしも形成する必要はない。
例えば図８の側面２６において、厚さｔの幅の中にスト
ライプ状に加熱体２８を印刷もしくは貼り付け等により
ラミネートし、余白部２７を設けて構成することもでき
る。これにより本発明のハニカム型面発熱体は、狭い幅
の発熱体によりより、電気抵抗が高くなるので、厚さｔ
が広幅となるような用途であってもより効率的な面発熱
体が期待できる。加えて、この場合直線のストライプに
代えて曲線の蛇行状に加熱体を形成してもよいし、本数
も一本でなく複数本併設してもよい。

【００１３】

【実施例】

実施例１ 金属テープとして、長さ１２０ｍ，厚さ５０μｍ，幅５
ｍｍのアミニウム・ニッケル合金からなるものを使用
し、図１の如く屈曲させて両端及び一定間隔毎の隣接テ
ープ間を絶縁性のある接着剤を使用して、本発明のハニ
カム型面発熱体を得た。この場合のハニカムの１セクシ
ョンは１辺の長さが５ｍｍの正六角形を形成し、ハニカ
ム型面発熱体全体の大きさは、縦、横が４０ｃｍ×９０
ｃｍとなった。

【００１４】実施例２ 厚さ３０μｍ，幅５ｍｍのアルマイトテープの表面にカ
ーボンブラックを３０％添加したエポキシ樹脂塗料の塗
布焼付層を設け、上記実施例１と同様にして本発明のハ
ニカム型面発熱体を得た。

【００１５】実施例３ 厚さ３０μｍ，幅５ｍｍのポリエステルテープの表面に
カーボンブラックを３０％添加したポリエステル樹脂塗
料の塗布層を設けた。その際、その表面に塗布厚が１０
μｍの銀塗料を該テープの長手方向に塗布してリード部
を形成した。これにより図２のように屈曲させて両端及
び一定間隔毎の隣接テープ間を点溶接して、本発明のハ
ニカム型面発熱体を得た。

【００１６】実施例４ 厚さ３０μｍ，幅５ｍｍのポリエステルテープの表面
に、非接点部分に酸化銅の面発熱用印刷回路を設け、こ
れに接続する部分に銀塗料の印刷リード部を設け、該印
刷リード部のみがハニカム構造の融着接合部となるよう
にした。なお、その表面には必要に応じて絶縁性塗膜を
設け実施例３に準じて折り返し接合して本発明のハニカ
ム型面発熱体を得た。

【００１７】本発明の実施に当たり、請求項１の場合の
金属テープ材料がＡｌ，又はＡｌ−Ｚｎ合金では電気抵
抗を１０〜２０Ω／□とすることができ、又、請求項
２、３の場合の半導電性材料として、カーボンブラック
をゴム、プラスチックに配合したものにあっては、電気
抵抗が２０〜５００Ωのものを製作することができる。
本発明は上記のように種々の構造のものがあるが、その
材料を選択することにより種々の電気抵抗のものが得ら
れる他、接合点を変えることによりハニカム形状、ハニ
カム孔の大きさを種々変えたものを作ることができる。

【００１８】請求項２により得られた面発熱体を、例え
ば１００Ｖ交流電圧で使用するために５Ａｍｐ、２０Ω
の抵抗材料に通電して、１分後に４２℃の表面温度が得
られた。この時の室温は２５℃（テープの幅５ｃｍ、長
さ７ｃｍである）また、本発明によるハニカム型面発熱
体は、可撓性であることから広げ方は勿論、丸めて円筒
状にすることも、又空孔の面積や半導電性の領域を変化
させる等で種々のものが構成されるので、温度勾配を付
した製品を得ることができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、任意の広がりや目の大
きさを有するハニカム構造体が得られ、しかもこのハニ
カム構造体は不使用時はたゝまれるので場所をとらず、
使用時は取付ける目的物の形状がカーブしていたり、矩
形又は円形でなくても取付けて使用可能であり、ハニカ
ム構造体を通過する気体を能率よく加温することがで
き、これにより間接的にその表面に例えば金属板をおけ
ば、この板を加熱するので床暖房、壁暖房、屋根の泥雪
等に使用することができる。又、用途も従来の単なる面
的加熱の他に、構造的強度を持たせながら加熱したり、
空孔部を利用して流体を流し、これを加熱する用途に応
用や近時問題となっている院内感染を防止するように加
熱温度を２００℃程度のものとするなど種々のものが考
えられる。更には、ミサイルの先端に取り付けた赤外線
を検知するためのセンサー対応の訓練用標的としても使
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）は本発明のハニカム構造体の一例の拡げ
たときの正面面。（ロ）はその折り畳んだときの正面
面。（ハ）はその側面図。

【図２】本発明の他の実施例の拡げたときの正面面。

【図３】本発明の１実施例のテープの断面図

【図４】本発明の１実施例のテープの断面図

【図５】本発明の１実施例のテープの断面図

【図６】本発明の１実施例のテープの断面図

【図７】コルゲート構造を有する本発明の別の実施態様
を示す図

【図８】加熱体がストライプ状に形成された本発明の別
の実施態様を示す図

【符号の説明】

１０ 面発熱体 １１ 接合部 １２ 空孔部 ２１ａ 金属テープ ２１ｂ 絶縁テープ ２１ プラスチックの絶縁塗膜 ２１ｄ 絶縁被膜 ２２ 半導電性被膜 ２３ 抵抗性金属からなる印刷回路 ２４ 基材 ２５ 中芯 ２６ 側面 ２７ 余白部 ２８ ストライプ状の加熱体 ｔ 厚さ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定の幅を有する複数の金属テープを以
   て、Ｙ軸方向に伸縮可能なようにハニカム状に空所が形
   成されるよう接合されたハニカム型構造体であって、金
   属テープを電気抵抗性金属よりなる発熱体により形成し
   たことを特徴とするハニカム型面発熱体。
2. 【請求項２】 一定の幅を有する金属テープの表面に絶
   縁被膜と半導電性被膜からなる発熱体を設けた複合テー
   プを以て、Ｙ軸方向に伸縮可能なようにハニカム状に空
   所が形成されるよう接合されたハニカム型構造体であっ
   て、半導電性被膜は全体的に導電性金属による通電用リ
   ードで電気的に接続されていることを特徴とするハニカ
   ム型面発熱体。
3. 【請求項３】 一定の幅を有する絶縁テープの表面に半
   導電性被膜からなる発熱体を設けた複合テープを以て、
   Ｙ軸方向に伸縮可能なようにハニカム状に空所が形成さ
   れるよう接合されたハニカム型構造体であって、半導電
   性被膜は全体的に導電性金属により通電用リードで電気
   的に接続されていることを特徴とするハニカム型面発熱
   体。
4. 【請求項４】 少なくとも表面が絶縁性である一定の幅
   を有する絶縁テープを以て、Ｙ軸方向に伸縮可能なよう
   にハニカム状の空所が形成されるよう接合されたハニカ
   ム型構造体であって、前記ハニカム状の空所の形成表面
   に印刷回路からなる発熱体を設け、かつこれら加熱回路
   を印刷されたリード導体で電気的に接続されていること
   を特徴とするハニカム型面発熱体。