(57)【要約】【課題】高品質の温熱発生体を低コストで効率よく製造できる温熱発生体の製造方法及び温熱発生体の提供。【解決手段】次の（Ａ）〜（Ｃ）の各工程：（Ａ）金属箔１の周縁部４を除く部分に複数の長穴３を並列的に穿設してなる格子状金属箔２の表裏に合成樹脂フィルム５Ａ，５Ｂを重ね熱融着して積層体６を形成すること、（Ｂ）前記積層体の両端部を、前記格子状金属箔が蛇行電路７となるように切り欠いて温熱発生体本体８を形成すること、および（Ｃ）前記蛇行電路の露出部分を密封して温熱発生体１０を得ること、を含むことを特徴とする温熱発生体の製造方法。【選択図】  図１
2004281191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の（Ａ）〜（Ｃ）の各工程：
（Ａ）金属箔の周縁部を除く部分に複数の長穴を並列的に穿設してなる格子状金属箔の表裏に合成樹脂フィルムを重ね熱融着して積層体を形成すること、
（Ｂ）前記積層体の両端部を、前記格子状金属箔が蛇行電路となるように切り欠いて温熱発生体本体を形成すること、および
（Ｃ）前記蛇行電路の露出部分を密封して温熱発生体を得ること、
を含むことを特徴とする温熱発生体の製造方法。
【請求項２】
前記（Ｂ）工程が、前記長穴の一端側に隣接する格子状金属箔の周縁部と、他端側に隣接する格子状金属箔の周縁部とを、順次交互に切り欠くことにより行われる請求項１に記載の温熱発生体の製造方法。
【請求項３】
前記（Ｃ）工程が、前記温熱発生体本体の表裏に合成樹脂フィルムを重ね、熱融着することにより行われる請求項１又は２に記載の温熱発生体の製造方法。
【請求項４】
前記金属箔が、オーステナイト系合金鋼からなる厚さ２０〜１５０μｍの金属箔材である請求項１〜３のいずれかに記載の温熱発生体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により得られた温熱発生体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅の床暖房、暖房機器、屋上融雪装置、フロアーマットなどの用途に利用できる温熱発生体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、住宅の床暖房等に用いられる温熱発生体として、厚さ２０〜１５０μｍ、幅１〜２０ｍｍで、体積固有抵抗率が３０〜９０μΩｃｍの帯状金属箔を、絶縁樹脂フィルムにより被覆してなる温熱発生体が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、この種の温熱発生体を製造する方法としては、オーステナイト系合金鋼からなる厚さ２０〜１５０μｍの帯状金属箔材の複数を長手方向に沿って並列的に配列し、この配列した各帯状金属箔材上を横断するように、この帯状金属箔材と同質であって２〜４倍の厚さを有する接続用金属箔材の複数を並列的に配列し、これらの帯状金属箔材及び接続用金属箔材を上下方向から絶縁樹脂フィルム材で挟んだ状態で被覆して被覆体とし、この被覆体に対し、前記帯状金属箔材と接続用金属箔材との交叉部を被覆している絶縁樹脂フィルム材上からレーザー溶接法により接合することにより、前記各帯状金属箔材を蛇行状に接続して一電路を形成する温熱発生体の製造方法が提案されている（例えば特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４１１６１号公報
【特許文献２】
特開２００２−１４１１６２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の温熱発生体の製造方法にあっては、蛇行電路を形成するために、帯状金属箔材と接続用金属箔材との配置、絶縁樹脂フィルム材による被覆、帯状金属箔材と接続用金属箔材との交叉部のレーザー溶接、切り抜き孔の形成、さらに絶縁性フィルム材による被覆と、作業工程数が多く、製造までに手間と時間を要し、製造コストがかさむ問題がある。
また、帯状金属箔材と接続用金属箔材との交叉部を絶縁樹脂フィルムの上からレーザー溶接しているので、絶縁樹脂フィルムとしてレーザー光が透過できる透明なフィルムを使用しなければならない制限があった。また、フィルムに顔料、染料等の色素が添加されていると、レーザー光のエネルギーが色素に吸収され、溶接が不十分となる問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされ、高品質の温熱発生体を低コストで効率よく製造できる温熱発生体の製造方法及び温熱発生体の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次の（Ａ）〜（Ｃ）の各工程：
（Ａ）金属箔の周縁部を除く部分に複数の長穴を並列的に穿設してなる格子状金属箔の表裏に合成樹脂フィルムを重ね熱融着して積層体を形成すること、
（Ｂ）前記積層体の両端部を、前記格子状金属箔が蛇行電路となるように切り欠いて温熱発生体本体を形成すること、および
（Ｃ）前記蛇行電路の露出部分を密封して温熱発生体を得ること、
を含むことを特徴とする温熱発生体の製造方法を提供する。
本発明の製造方法において、前記（Ｂ）工程は、前記長穴の一端側に隣接する格子状金属箔の周縁部と、他端側に隣接する格子状金属箔の周縁部とを、順次交互に切り欠くことにより行うことが好ましい。
また、前記（Ｃ）工程は、前記温熱発生体本体の表裏に合成樹脂フィルムを重ね、熱融着することにより行うことが好ましい。
さらに、前記金属箔は、オーステナイト系合金鋼からなる厚さ２０〜１５０μｍの金属箔材であることが好ましい。
また本発明は、上記温熱発生体の製造方法により得られた温熱発生体を提供する。
【０００７】
【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。
図１は本発明の一実施形態を説明する図であり、温熱発生体の製造工程を順に示す斜視図である。図１中、符号１は金属箔、２は格子状金属箔、６は積層体、８は温熱発生体本体、１０は温熱発生体である。
【０００８】
本発明の製造方法では、まず、金属箔１の周縁部４を除く部分に複数の長穴３を並列的に穿設した格子状金属箔２を用意し、さらに格子状金属箔２の表裏に合成樹脂フィルム５Ａ，５Ｂを重ね、熱融着して積層体６を形成する［工程（Ａ）］。本発明において用いられる金属箔１の材質は、発熱抵抗体として適当な抵抗率を有する金属箔の中から適宜選択し得るが、その中でも低価格であり、機械強度に優れるなどの点から、オーステナイト系合金鋼からなる厚さ２０〜１５０μｍの金属箔材が好ましい。さらにオーステナイト系合金鋼としては、例えば以下のような組成を有するオーステナイト系合金を用いることが好ましい。
【０００９】
（オーステナイト系合金組成例）
Ｃ≦０．６４５
Ｓｉ≦２．２０５
Ｍｎ≦２．００
Ｐ≦０．２０
Ｓ≦０．０３５
８．０≦Ｎｉ≦１４．０
０．１６≦Ｃｒ≦２０．０
Ｍｏ≦３．００
Ｆｅ：残部
【００１０】
この金属箔１の厚さが２０μｍ未満であると、ハンドリングに支障をきたして、量産に適した剛性を確保できず、また、１５０μｍを超えると剛性が高くなり、やはりハンドリングに支障をきたす。金属箔１の厚さのより好ましい範囲は、２０〜１００μｍである。また、この金属箔１の体積固有抵抗率は３０〜９０μΩｃｍ程度とされる。この体積固有抵抗率が３０μΩｃｍ未満では、金属箔１の合金材料が高価になり、９０μΩｃｍを超えると、好ましい強度を有する組成範囲から外れてしまう。
【００１１】
上記金属箔１に設けられた長穴３は、格子状金属箔２の隣り合う長穴３間に形成された電路となる帯状部分の幅が、発熱抵抗体として適当な幅寸法になるような幅と間隔、及び形成個数が設定される。格子状金属箔２の作製方法は特に限定されないが、長尺の金属箔を所定寸法に裁断し、それと同時又は裁断前後に、複数の長穴３を打ち抜き加工する方法により簡単に製造可能である。
【００１２】
格子状金属箔２の表裏に重ねる合成樹脂フィルム５Ａ，５Ｂの材料としては、電気絶縁性、耐熱性に優れた合成樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、フッ素樹脂などの合成樹脂からなるフィルム、それらのブレンド樹脂からなるフィルム、または２種以上のフィルムを貼り合わせたラミネートフィルムなどを用いることができる。さらに、合成樹脂フィルム５Ａ，５Ｂ間にホットメルト接着剤などの接着層を介在させることもできる。この合成樹脂フィルム５Ａ，５Ｂの透明性あるいは着色度合は特に制限されず、透明性、着色度合の異なる各種のフィルム材の中から適宜選択して使用することができる。
【００１３】
図２は、積層体６を連続的に生産するために好適な製造装置を例示する構成図である。本製造装置は、格子状金属箔２の表裏に重ねる合成樹脂フィルム５Ａ，５Ｂをそれぞれフィルム供給ローラ１１，１４から供給可能とし、また多数枚の格子状金属箔２を、移動する一方の合成樹脂フィルム５Ｂ上に所定間隔で１枚づつ載置する格子状金属箔供給装置１３に収容してある。一方のフィルム供給ローラ１１から送りローラ１２を通して供給された合成樹脂フィルムは、図２において左から右に向かって移動しており、所定位置で該フィルム上に格子状金属箔２が所定間隔毎に載置される。次いで、該格子状金属箔２の上に、他方のフィルム供給ローラ１４から送りローラ１５，１６を通して供給される他方の合成樹脂フィルム５Ａを重ね合わせ、上下の加熱ローラ１７，１８間を通し、両方の合成樹脂フィルム５Ａ，５Ｂ間に格子状金属箔２を挟んだ状態で熱融着する。これによって、格子状金属箔２が間隔をおいて連なった状態でフィルム間に密封された長尺の積層体シートが得られ、これを格子状金属箔２間のフィルム部分を幅方向に裁断することで積層体６を作製する。上記格子状金属箔供給装置１３としては、積み重ねた格子状金属箔２を供給ローラによって１枚ずつ合成樹脂フィルム５Ｂ上に搬出する装置や、格子状金属箔２を吸引しながらアームで所定位置に搬送するロボットなどを用いることができる。
【００１４】
なお、図１及び図２の例示では、格子状金属箔２の表裏にそれぞれ合成樹脂フィルム５Ａ，５Ｂを重ね、これらの合成樹脂フィルム５Ａ，５Ｂを熱融着させて積層体６としているが、１枚の大型フィルムを２つ折りにし、その間に格子状金属箔２を挟み込んで該フィルムを熱融着して作製してもよい。
また、格子状金属箔供給装置１３に代えて、長尺金属箔を打ち抜き加工して格子状金属箔２を作製し、これを合成樹脂フィルム５Ｂ上に直接供給するラインを接続した構成としてもよい。
【００１５】
次に、積層体６の両端部に、格子状金属箔２が蛇行電路７となるように複数の切り欠き８Ａを形成し、温熱発生体本体８を形成する［工程（Ｂ）］。この蛇行電路７を形成する工程は、格子状金属箔２の長穴３の一端側に隣接する周縁部４と、他端側に隣接する周縁部４とを、長穴３の並びにそって順次交互に切り欠くことにより行うことが好ましい。また、上述した通り、図２に示す製造装置により作製した長尺の積層体シートを個別の積層体６に裁断する際に、その裁断と同時にプレス機等で上記切り欠き８を打ち抜いて形成することが好ましい。
【００１６】
なお、図１の例示において、切り欠き８Ａは、長穴３の一端又は他端から積層体６の側端までの部分を全て切り欠いているが、切り欠き８Ａの形状は、格子状金属箔２の一部を切り欠いて蛇行電路７を形成できればよく、本例示に限定されない。例えば、格子状金属箔２の除去するべき周縁部４のみを円形、楕円形、矩形、長丸などのいずれかの形状で打ち抜いて、積層体６の側端部を残したまま蛇行電路７を形成することもできる。
【００１７】
次に、切り欠き８Ａの切断端面から露出した蛇行電路７の露出部分を密封し、温熱発生体１０を得る［工程（Ｃ）］。この露出部分を密封する方法は、特に限定されず、切断端面のみを絶縁被覆する方法、温熱発生体本体８全体を密封する方法を用い得る。本発明の好ましい実施形態において、蛇行電路７の露出部分を密封するために、温熱発生体本体８の表裏に、それよりも大型の合成樹脂フィルム９Ａ，９Ｂを重ね、熱融着する方法が用いられる。温熱発生体本体８の密封に用いる合成樹脂フィルム９Ａ，９Ｂとしては、上述した積層体形成用の合成樹脂フィルム５Ａ，５Ｂと同質の絶縁性、耐熱性に優れた合成樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどを用いることができる。この温熱発生体本体８の密封に用いる合成樹脂フィルム９Ａ，９Ｂについても、積層体６形成用の合成樹脂フィルム５Ａ，５Ｂと同様、その透明性、着色度合は特に制限されず、透明性、着色度合の異なる各種のフィルム材の中から適宜選択して使用することができる。
【００１８】
この温熱発生体本体８の密封工程（Ｃ）は、図２に示す製造装置を用いた積層体６の製造と同様、連続的に行うことができる。すなわち、一方の合成樹脂フィルム９Ｂをロールから引き出し、このフィルム上に温熱発生体本体８を間隔をおいて載置し、その温熱発生体本体８上に他方の合成樹脂フィルム９Ａを重ね、加熱ローラを通して上下のフィルム同士を熱融着させて長尺シート状にし、次いで長尺シートの温熱発生体本体８間のフィルム部分を幅方向に裁断することにより、温熱発生体１０が得られる。
【００１９】
上述した各工程、即ち、（Ａ）金属箔１の周縁部４を除く部分に複数の長穴３を並列的に穿設してなる格子状金属箔２の表裏に合成樹脂フィルム５Ａ，５Ｂを重ね熱融着して積層体６を形成すること、（Ｂ）前記積層体の両端部を、前記格子状金属箔が蛇行電路７となるように切り欠いて温熱発生体本体８を形成すること、および（Ｃ）前記蛇行電路の露出部分を密封して温熱発生体１０を得ること、の一連の工程は、インラインで連続して実施することができ、その結果、生産効率を高めることができる。
【００２０】
この温熱発生体１０には、蛇行電路７の両端間に電力を供給するための給電線を備えた給電部が接続される。この給電部の給電線と蛇行電路７の両端部とを接続するには、温熱発生体１０または温熱発生体本体８の合成樹脂フィルムを部分的に剥いで蛇行電路７の両端部を露出させ、これらの端部と給電線とを接続する方法、合成樹脂フィルムで被覆する前の格子状金属箔２に予め給電線を接続しておく方法などを用いることができる。また、上記給電部には、接続用のコネクタ、温熱発生体１０の温度を設定温度域に制御するための温度制御手段、ヒューズなどの部品を必要に応じて設けることもできる。
【００２１】
上記給電部を取り付けた温熱発生体１０は、そのままの状態で用いることができ、或いは金属薄板、温熱発生体、断熱ボードを順に積層し、施工性と防音効果の高い床暖房パネルを構成することもできる。また、縦横に多数枚連結して配置するために、合成樹脂フィルムの周縁に取付穴を設けたり、連結用金具を固定することもできる。
【００２２】
本発明の製造方法は、従来のレーザー溶接を用いた温熱発生体の製造方法に比べ、製造工程を削減でき、生産効率を高めることができ、高品質の温熱発生体を低コストで生産することができる。
また、レーザー溶接を用いないので、蛇行電路絶縁用の合成樹脂フィルムとして無色透明なフィルム以外に、着色フィルムや不透明フィルムを用いることができるようになり、フィルム材選択の自由度を広げることができる。
【００２３】
本発明の温熱発生体は、発熱出力が８０〜２５０Ｗ／ｍ２となるように調整されていることが好ましい。この発熱出力の調整は、例えば、金属箔の長さや面積を調整する方法により行うことができる。この８０〜２５０Ｗ／ｍ２の発熱出力は、暖房損失熱量概算値に基づいて算出された、冬季の平均的な熱量損失である。８０Ｗ／ｍ２未満の発熱出力では、床暖房用としては発熱量が不足し、発熱出力が２５０Ｗ／ｍ２を超えると、過剰な発熱となり、消費電力が高くなるので好ましくない。従って、冬季の熱量損失を補充する発熱出力を温熱発生体に担わせることにより、暖房効果を効果的かつ経済的に発揮させることができる。温熱発生体１０に対する蛇行電路７の占める面積比が０．２５未満のとき、発熱量の絶対値が不足し、また０．４５を超えたとき、発熱量が過剰となって、効果的な発熱が得られないので好ましくない。また、時定数が６０秒未満では、蛇行電路７の体積固有抵抗率が極めて低い材料となるので、材料コストが高価となり、実用的でない。また、１５０秒を超えると、温度平衡状態に至るまでに時間が掛かり過ぎるので好ましくない。さらに、熱容量は、３０００Ｊ／ｍ２未満では、暖房用としての発熱量を得ることができず、８０００Ｊ／ｍ２を超えると、上記同様、温度平衡までに時間が掛かるので好ましくない。
【００２４】
従って、本発明の温熱発生体については、室温（２５℃）下、１００Ｖ印加時の時定数が６０〜１５０秒で、かつ、当該温熱発生体全体の単位面積あたりの熱容量が３０００〜８０００Ｊ／ｍ２であることが好ましい。即ち、温熱発生体の発熱量は、その加熱速度に影響する。つまり、熱容量が大きい場合、温熱発生体が所定の温熱状態になるまで温度上昇するのに、多量の熱量が必要となり、その温度上昇の速度は遅くなるが、熱容量が小さい場合は、より少ない熱量で温度上昇し、所定の温熱状態になるのがより速い。このため、温熱発生体としては、熱容量が８０００Ｊ／ｍ２以下であると、少ない熱量で、温度上昇を迅速にすることができる点で有利である。例えば、オーステナイト系合金材を厚さ５０μｍ、幅５ｍｍの蛇行電路７とする場合、温熱発生体全体で７７６９Ｊ／ｍ２となる。また、この熱容量が３０００Ｊ／ｍ２未満であると、暖房用として必要な発熱量を得ることができない。
【００２５】
温熱発生体は、一般に、最終到達温度の６３．２％（＝（１−１／ｅ）×１００，ｅ＝２．７１８２８）に到達する時定数により評価される。この時定数は、温度上昇の速度と反比例する関係にあるから、時定数についても、６０〜１５０秒と短いことがより有利である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のレーザー溶接を用いた温熱発生体の製造方法に比べ、製造工程を削減でき、生産効率を高めることができ、高品質の温熱発生体を低コストで生産することができる。
また、レーザー溶接を用いないので、蛇行電路絶縁用の合成樹脂フィルムとして無色透明なフィルム以外に、着色フィルムや不透明フィルムを用いることができるようになり、フィルム材選択の自由度を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を説明する図であり、温熱発生体の製造工程を順に示す斜視図である。
【図２】積層体の製造に好適な製造装置を例示する概略構成図である。
【符号の説明】
１…金属箔、２…格子状金属箔、３…長穴、４…周縁部、５Ａ，５Ｂ…合成樹脂フィルム、６…積層体、７…蛇行電路、８…温熱発生体本体、８Ａ…切り欠き、９Ａ，９Ｂ…合成樹脂フィルム、１０…温熱発生体。
【図１】
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【図２】
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