JPS6022556Y2 - 面発熱体 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、通電使用時に発生する漏洩電流を小とした安
全性の高い面発熱体に関するものである。

一般に、面発熱体は、その面発熱体を構成する面発熱体
素子力坪面状で、面積が広いのが特徴である。

ところが、漏洩電流は、面発熱体素子の面積が広くなれ
ばなる程大きくなるので、そのような広面積の面発熱体
素子を用いた面発熱体は、発生する漏洩電流により人体
が感電したり、電撃を受ける等の問題点がある。

本考案は、従来の上記したような問題点を解決した安全
性の高い面発熱体を提供するものである。

ここで、面発熱体に漏洩電流が発生する主たる原因につ
き述べれば次の通りである。

すなわち、絶縁された面発熱体を水中に浸漬したり、土
中に埋設したり、あるいは、接地された金属板等にそわ
せて取り付けた場合のように、面発熱体を接地された導
電体に接した状態で使用すると、その面発熱体を構成す
る面発熱体素子と該導電体とそれらの間に介在した絶縁
材とにより、一種の平板コンデンサー構造が形成され、
面発熱体素子に電流を通じた時、その電流が交流電流で
ある場合は、面発熱体素子から該導電体を通り大地に対
して漏洩電流が流れる現象が生じる。

以上が面発熱体に漏洩電流が発生する主な原因である。

漏洩電流としては、この他に、面発熱体素子を絶縁する
絶縁材を該面発熱体素子から直接通過する電流も考えら
れるが、一般に、絶縁材の体積固有抵抗は非常に大であ
るため、このような電流は、はとんど無視することがで
きる。

このようにコンデンサーの原理によって生じる漏洩電流
の大きさは、対地電圧、周波数及び該コンデンサーの容
量によって決定される。

一般にコンデンサーの容量Ｃは、極板の面積Ｓ１極板間
の間隔ｄ１極板間の誘電体の比誘電率ＥＳによって決ま
り、真空中の誘電率をｔｏとすると次の関係式が威り立
つ。

Ｃ＝ｔｏｔｓ Ｓ／ｄ 面発熱体の漏洩電流を小とするためには、コンデンサー
の容量Ｃを小とすることであり、上記の関係式に基づけ
ば、面発熱体素子の面積Ｓを一定とした場合に、比誘電
率ＥＳの小さな絶縁体を使用するか、面発熱体素子と導
電体との間隔ｄ１すなわち絶縁材の厚みを厚くすること
が必要とされる。

実際上は、比誘電率ｔｓの小である固体は限られており
、その上面発熱体の絶縁材として好適でしかも、防水性
能にも優れるものとなると、きわめて限定されるため選
定が困難である。

一方、絶縁材の厚みを厚くするのも、面発熱体という用
途を考えた場合、熱の放出を阻害するから熱効率を低下
させる欠点がある。

本考案は上記したような漏洩電流の主たる発生原因に着
目して完成されたもので、発熱体としての発熱性能を損
うことなく漏洩電流の発生を小とした面発熱体を提供す
るものである。

すなわち本考案は、外面を絶縁材２で一体に被覆してな
る面発熱体素子１の該絶縁材２の外面に空隙を有する部
材４を設け、これらの外側を絶縁性、防水性の被覆材３
で被覆し、前記空隙を有する部材４によって前記絶縁材
２と該被覆材３との間に空間部５を形成させ、この空間
部５を減圧又は真空に近い気圧状態に構成してなる面発
熱体に係るものである。

本考案において、面発熱体素子１は、ゴム、合成樹脂等
の混合物中にカーボンブラックや金属粉末等の導電性物
質を混入してなる導電性材料をシート状に成形したもの
や、あるいは、この導電性材料を耐熱性の良好な合成繊
維等の強靭な布地上に塗布して導電性膜体を構成したも
の、あるいは、カーボンブラック粒子表面にビニルモノ
マーをグラフト重合させてなる導電性材料を上記と同様
の布地上に塗布して導電性膜体を構成したもの、あるい
は、高抵抗値を有する金属製薄シート板やカーホンを紙
や布に塗布したカーボンコート板等からなるものにして
、所望の形状に予め成形するか、長尺のものを適宜裁断
して構成したもの等を使用する。

この面発熱体素子１を被覆して電気絶縁する絶縁材２は
、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、エチレン酢
酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂等の合成樹脂フィ
ルムやコムシート等からなり、防水性にも優れる。

また、この絶縁材２の外側を更に被覆する被覆材３は、
上記絶縁材２の素材として例示したもの等を用い、防水
性と電気絶縁性を有する。

絶縁材２と被覆材３との間に介在する空隙を有する部材
４“は、合成樹脂やゴム製網、合成樹脂やゴムの独泡や
連通泡の発泡体シート、編織布、不織布等が好適で、布
地としては、起毛や植毛等の表面凹凸を施した加工布で
もよく、また、小凹凸面を形成した合成樹脂やゴムのシ
ートでもよく、空隙率の大きい材料であれば使用できる
。

この空隙を有する部材４として、網状のものや編織布等
の布地のように空隙が表裏に亘って厚み方向に貫通した
ものを適用した場合には、面発熱体素子１の熱を遮断す
ることがないとともに、これらの空隙は一般に横方向゛
の連通がなく且つこの空隙を有する部材４と絶縁材３と
は空間部５が減圧又は真空に近い状態に構成される際相
互に密接し合い該部材４の空隙から形成される空間部５
は横に連通ずることがないから、面発熱体素子１の発生
した熱は被加熱対象物の方向へのみ放散され、発生した
熱を最大限有効に活用できる。

この空隙を有する部材４は、面発熱体素子１の一方側と
他方側とで異種のものを適用できる。

例えば、一方何には合成樹脂製網を用い、他方側には独
泡の合成樹脂発泡体シートを用いると、この面発熱体は
、両側とも漏洩電流を小とするとともに、面発熱体素子
１の熱が該合成樹脂発泡体シート側の方向へ放散される
のを遮断し、それと反対方向の一方のみに放散させるこ
とができるので片側のみ加熱を要する用途のために熱効
率をよくする。

被覆材３と空隙を有する部材４と絶縁材２とは相互に全
面的に接着し合っていてもよいし、接着してなくてもよ
い。

あるいは被覆材３と該部材４とが、又は該部材４と絶縁
材２とが相互に接着しあっていてもよい。

これらの接着は部分的な接着であってもよい。

被覆材３は絶縁材２や該部材４とそれらの周縁のみて接
着一体となっていてもよい。

被覆材３、該部材４、絶縁材２の３者のうちの３者とも
、又は前２者３，４のみ、又は後２者４．２のみ接着さ
れている場合のように少なくともどれか１者が、他の２
者と接着されていない場合は、接着しあっていない者の
間では相互に動きを阻害し合わないので、面発熱体の可
撓性を阻害することがない。

空隙を有する部材４は空隙によって、絶縁材２と被覆材
３間に空間部５を形成するが、この空間部５は、互いに
隣接しあった他の空間部５と連通していてもよいし、独
立したものであってもよい。

これらの空間部゛５は真空ポンプ等でその気圧を減圧し
、または真空１こ近い状態にする。

空間部５に空気等の気体を存在させた状態であると、面
発熱体素子１が発熱した際、気体の熱膨張が起り、この
ため、この気体を封入している空間部５の膨張が起る不
都合があるが、この空間部５の空気等の気体を真空ポン
プ等で抜いて、減圧又は真空に近い気圧にしであるので
、面発熱体素子１の発熱にも拘らず、空間部５の膨張は
起ることがない。

また、空間部５を減圧し、または真空に近い状態にして
おけば、真空の比誘電率は１．０であるから、この空間
部５の比誘電率は固体のそれに較べるとはるかに小さい
値となるからこの空間部５の存在によって、面発熱体の
面発熱体素子１と面発熱体に接する接地された周囲の極
板としての導電体とで構成されるコンデンサーの容量Ｃ
を減少することとなり、漏洩電流はその分だけ減少する
。

被覆材３は例えば第２図のように両面平坦なシート状物
を用いてもよいが、例えば第３図のように、空隙を有す
る部材４側の面が凹凸表面６を形成したものでもよいし
、あるいは第５図のように両面とも凹凸表面６を形成し
たものでもよい。

第３図や第５図のように少くとも、被覆材３の部材４側
の面が凹凸表面６を形成しである場合は、空間部５は結
果的に容積が増え、少くともその高さが高められるので
、面発熱体の面発熱体素子１と、面発熱体に接する接地
された周囲の極板としての導電体との間で構成されるコ
ンデンサーの容量Ｃが減少することとなり、漏洩電流は
その分だけ減少する。

第４図や第５図のように、片側の被覆材３と絶縁材２と
の間にのみ、空隙を有する部材４を介在させ、他の側の
絶縁材２の面には何ら該部材４を介在させず、直接絶縁
材２の面に平坦な被覆材３を被覆して一体とした面発熱
体も、該部材４の介在する側へは、漏洩電流を小とする
ことができるので、このように片側のみ漏洩電流を小と
すれば足りる用途に使用することができる。

絶縁材２は、一層の単体である必要はなく、複数層で形
成された複合体であってもよい。

このように複合体として絶縁材２の厚みを増したものは
、一層の絶縁材２を使用したものに比して、漏洩電流を
小とすることができる。

第６図のように、絶縁材２の外面にアルミニウム等の金
属箔７を貼り合わせた構造としてもよいが、この場合は
、金属箔７、によって、水蒸気の透過を防止する防湿効
果を奏し、面発熱体素子１の湿気による抵抗値の変化を
未然に防ぐことができ、更に面発熱体素子１が万一異常
高温に発熱した場合でも、金属箔７が酸素遮断機能を有
するから、該面発熱体素子１の発火や、他の部分への延
焼を防止することもでき、漏洩電流の減少効果による安
全性に加えて、他の面からの安全性を附与した面発熱体
とすることができる。

〔実施例〕

第１図は本実施例品の一部分截欠した斜視図であり、第
２図は、第１図Ａ −Ａ’線上拡大断面図である。

この第、１図及び第２図を用いて、本実施例品を説明す
ると、面発熱体素子１は、縦２５０Ｃ７１横２０ｃｍ
（面積５０００己）の矩形状をなし、カーボンブラック
粒子表面にビニルモノマーをグラフト重合してなる導電
性樹脂を耐熱性合成繊維布に塗布し、熱架橋してなるも
のである。

この面発熱体素子１を被覆する絶縁材は、厚さ０．８ｗ
Ｉｔの平坦な軟質ポリ塩化ビニル樹脂フィルムから戊る
。

空隙を有する部材４として、厚さ１．２ｍｍ、縦横とも
格子の中心間の長さ３劇、格子の径０．８７７１７７１
の格子構造を有するポリエチレン樹脂製網を使用し、前
記両側の絶縁材２の外面に配置する。

被覆材３は、厚さ０．８ｍｍの平坦な軟質ポリ塩化ビニ
ル樹脂フィルムを使用し、前記部材４としての樹脂製網
上に配置する。

絶縁材２は面発熱体素子１を上下から被覆して、周縁で
一体に熱融着して、密封している。

被覆材３は、絶縁材２を被覆した面発熱体素子１及びそ
の両側の絶縁材２をそっくり上下から被覆して、周縁で
一体に熱、融着して密封している。

この被覆材３内の空気は真空ポンプを使って除去し減圧
されている。

被覆材３の内面と部材４の内面と絶縁材２の外面とは相
互に接着してはいないが、被覆材３内の気圧が低いので
、これら３者３，４．２はぴったりと密接し合っている
。

空間部５としての樹脂製網の目は、格子が柱となって空
間部５の形状、なかんずく高さを維持している。

こうしてなる本実施例品は、その面発熱体素子１に１０
０Ｖの交流電源を接続して、水中浸漬して、漏洩電流を
測定したところ、０．２５ｍＡを示した。

〔比較例〕

本比較例品は、第７図のように空隙を有する部材４を使
用せず、絶縁材２に直接被覆材３を被覆した以外は、上
記実施例と同じ材料を使用して、同様のしかたで構成し
た。

尚、第７図において、１は面発熱体素子、２は絶縁材、
３は被覆材を示す。

この本比較例品は、上記実施例と同様に通電した上で水
中浸漬して、漏洩電流を測定したところ、０．５０ｒＴ
ＩＡを示した。

以上の実施例と、比較例とを対比すると、本考案による
実施例の場合の方が漏洩電流が、比較例の場合よりも５
０％減少していることが認められた。

この漏洩電流の減少は、実施例においては、被覆材３と
絶縁材２間に空隙を有する部材４を介在させることによ
り空間部５を設け、この部分の比誘電率をほぼ１．０ま
で小としたこと、及び、該部材４の厚み分だけコンデン
サーとしての極板間の間隔ｄを増加したことによって、
コンデンサーとしての容量Ｃが小となった結果に起因す
るものと言える。

以上のように、本考案は、面発熱体素子１を絶縁する絶
縁材２の外面に、空隙を有する部材４を介在させて被覆
材３を被覆して一体とした構造により、空間部５が介在
し、この空間部５の比誘電率は、小なので、この面発熱
体の漏洩電流を小とすることができる。

また、この被覆材３は空隙を有する部材４を内部に封入
するとともに、面発熱体素子１の外側を該部材４を介し
て被覆して一体とし、電気絶縁性と防水性に優れるので
、面発熱体素子１の電気絶縁を更に良好にする。

また、被覆材３及び該部材４は、面発熱体素子１の外側
に配されるので、面発熱体素子１を補強し、且つ安全に
保護することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の一部截欠した斜視図、第２図
は第１図Ａ−Ａ’線上拡大断面図、第３図〜第６図は、
それぞれ本考案のその他の実施例の断面図、第７図は、
本考案の実施例との比較のために用いた比較例における
比較例品の断面図である。 １・・・・・・面発熱体素子、２・・・・・・絶縁材、
３・・・・・・被覆材、４・・・・・・空隙を有する部
材、５・・・・・・空間部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 外面を絶縁材で一体に被覆してなる面発熱体素子の該絶
   縁材の外面に空隙を有する部材を設け、これらの外側を
   絶縁性、防水性の被覆材で被覆し、前記空隙を有する部
   材によって前記絶縁材と該被覆材との間に空間部を形成
   させ、この空間部を減圧又は真空に近い気圧状態に構成
   してなる面発熱体。