JP5828112B2

JP5828112B2 - 面状採暖具の製造方法

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Publication number: JP5828112B2
Application number: JP2011184886A
Authority: JP
Inventors: 石川　清志; 清志石川; 雅之内海; 拡村田; 木村　光一; 光一木村
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: JP2012138336A

Description

本発明は電気ヒータを発熱源とした面状採暖具の製造方法に関するものである。

従来、この種の面状採暖具の製造方法は、裏材の上にウレタン発泡材を塗布し、その上に基材にヒータ線を配設したヒータユニットと表材を積層し、これらを金型内で押圧成型している。このときウレタン発泡材が発泡し、発泡圧によりヒータユニットの基材から表材側にウレタン発泡材が滲み出し表材に付着することにより、裏材とヒータユニットと表材を一体に貼合している（例えば、特許文献１参照）。

図１４は、特許文献１に記載された従来の面状採暖具を示すもので、（ａ）は面状採暖具の作成順序を示す斜視図を示し、（ｂ）は作成順序の側面図を示し、（ｃ）成型後の面状採暖具の断面図を示すものである。（ａ）に示すように、表材１と、ヒータ基材３ａにヒータ線３ｂを配設したヒータユニット３と、ウレタン発泡材４を表面に塗布した裏材５を用意し、（ｂ）に示すようにそれらを積層して金型内に配置し、金型内で押圧成型することにより、（ｃ）に示す面状採暖具が成型されている。

特開２００１−０４１４８０号公報

しかしながら、前記従来の製造方法では、押圧成型の加工を行うために金型を準備することが必須であり、しかもその金型は面状採暖具の形状およびサイズ毎に準備する必要があり、特に床面に設置して使用する面状採暖具は多くのサイズを生産するのが一般的であり、金型の製作に要する費用が多くなるとともに、異なる形状やサイズの面状採暖具を生産する時に金型の交換が必要となるため生産効率を向上することが難しく、これらの観点からは未だ改善の余地があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、金型を使用しないで面状採暖具の生産を可能とし、しかも形状やサイズが異なる面状採暖具に容易に対応可能な製造方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の面状採暖具の製造方法は、表面材と、金属シートの両面に所定の温度以上で溶融する接着樹脂をコーティングした均熱シートの一方の面にヒータ線を配設したヒータユニットと、断熱シートとを含む面状採暖具の製造方法にあって、表面材、ヒータユニット、断熱シートの順に積層してこれらの積層体を得る準備工程と、積層体のうちの表面材および断熱シートのどちらか一方の側に近接して電磁誘導加熱装置を設置し、電磁誘導加熱装置により金属シートの全面に亘り順次発熱させることにより接着樹脂を溶融させる加熱工程と、押圧手段により積層体を押圧することにより、表面材とヒータユニットと断熱シートとを接着させる押圧工程とを含み、金属シートは複数のシートを接合した接合部を備えた構成とし、電磁誘導加熱装置は、金属シートの端部近傍を加熱する出力を金属シートの他の平面部位に対する出力よりも低出力で加熱することを特徴とした、面状採暖具の製造方法である。

これにより、複数の金属シートを接合した大型の面状採暖具の製造が可能となり、同一の製造設備でサイズが異なる面状採暖具を容易製造することが可能となる。また、金属シート全面の発熱が均等となり、接着樹脂の均等な溶融ができるため、表面材とヒータユニットと断熱シートとの安定した接着を得ることができ、面状採暖具の品質を向上することができる。

本発明の面状採暖具の製造方法は、同一の製造設備でサイズが異なる高品質の面状採暖具を容易製造することができる。

本発明の実施の形態１における面状採暖具の外形を示す斜視図本発明の実施の形態１における本体の組み立て前の状態を示す斜視図本発明の実施の形態１における本体の完成状態を示す断面図本発明の実施の形態１における本体の構成部材の詳細を示す断面図本発明の実施の形態１におけるヒータ線の詳細を示す斜視図本発明の実施の形態１における本体の準備工程を示す模式図本発明の実施の形態１における本体の加熱工程と押圧工程を示す模式図本発明の実施の形態１における本体の熱プレス工程を示す模式図本発明の実施の形態１における本体の超音波溶着工程を示す模式図本発明の実施の形態１における本体のトリミング工程を示す模式図本発明の実施の形態１における別の構成の本体を示す断面図本発明の実施の形態１における別の構成の本体による超音波溶着工程後の本体の断面を示す模式図（ａ）は本発明の実施の形態２における本体の加熱工程と押圧工程の断面を示す模式図、（ｂ）は加熱工程で使用する加熱コイルの平面を示す模式図（ａ）は加熱コイル１個の場合のアルミシートと接着シートの温度変化を示すグラフ、（ｂ）は加熱コイル３個の場合のアルミシートと接着シートの温度変化を示すグラフ実施の形態２における別の構成のローラユニットの断面を示す模式図本発明の実施の形態３における加熱工程で使用する加熱コイルとアルミシートの平面を示す模式図本発明の実施の形態４における加熱工程で使用する加熱コイルとアルミシートの平面を示す模式図本発明の実施の形態４におけるアルミシートの各部位における加熱コイルの出力の変化を示すグラフ（ａ）は従来の面状採暖具の製造順序を示す斜視図、（ｂ）は面状採暖具の製造順序を示す断面図、（ｃ）は面状採暖具の完成状態を示す断面図

第１の発明は、表面材と、金属シートの両面に、所定の温度以上で溶融する接着樹脂をコーティングした均熱シートの一方の面に、ヒータ線を配設したヒータユニットと、断熱シートとを含む面状採暖具の製造方法にあって、前記表面材、前記ヒータユニット、前記断熱シート、の順に積層してこれらの積層体を得る準備工程と、前記積層体のうちの前記表面材および前記断熱シートのどちらか一方の側に近接して電磁誘導加熱装置を設置し、前記電磁誘導加熱装置により前記金属シートの全面に亘り順次発熱させることにより前記接着樹脂を溶融させる加熱工程と、押圧手段により前記積層体を押圧することにより、前記表面材と前記ヒータユニットと前記断熱シートとを接着させる押圧工程とを含み、前記金属シートは複数のシートを接合した接合部を備えた構成とし、前記電磁誘導加熱装置は、前記金属シートの端部近傍を加熱する出力を前記金属シートの他の平面部位に対する出力よりも低出力で加熱することを特徴とした、面状採暖具の製造方法である。

これにより、複数の金属シートを接合した大型の面状採暖具の製造が可能となり、同一の製造設備でサイズが異なる面状採暖具に容易に対応可能となるとともに、金属シート全面の発熱が均等となり、接着樹脂の均等な溶融ができるため、表面材とヒータユニットと断熱シートとの安定した接着を得ることができ、面状採暖具の品質を向上することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記電磁誘導加熱装置の出力を制御する制御部と、前記接合部の位置を検知する位置検知手段とを備え、前記制御部は、前記位置検知手段の検知データに基づき、前記電磁誘導加熱装置の出力を制御することを特徴としたものである。

これにより、位置検知データに基づく電磁誘導加熱装置の制御動作のみで金属シート全面を均等に発熱させることが可能となる。また、金属シートの接合部の有無に拘わらず大きさの異なる金属シートに対応することが可能となり、広範囲のサイズの面状採暖具を同一の設備で製造することが可能となる。

第３の発明は、特に、第１の発明において、前記電磁誘導加熱装置は、出力の異なる複数の加熱コイルを備え、前記接合部および前記接合部の近傍と前記金属シートの他の平面部位とは、別の前記加熱コイルで加熱することを特徴としたものである。

これにより、加熱コイルごとに出力を変更することが可能となり、接合部および接合部の近傍に最適な出力で加熱することができるため、金属シート全面により均等な発熱を得ることができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記電磁誘導加熱装置は、前記金属シートの端部近傍を加熱する出力を前記金属シートの他の平面部位に対する出力よりも高出力で加熱することを特徴としたものである。

これにより、金属シートの端部近傍の発熱を増加させることが可能となり、金属シート全面の発熱をより均等にすることができ、表面材とヒータユニットと断熱シートとのより安定した接着を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における面状採暖具の完成状態を示す斜視図であり、図２は面状採暖具の本体の組み立て前の状態を示す斜視図であり、図３は面状採暖具の本体の完成状態を示す断面図であり、図４は本体を構成する部材の詳細な構成を示す断面図である。

＜面状採暖具の構成＞
図１に示すように、面状採暖具は複数のシート状の部材で構成した本体１００の一端にコントローラ１０１を配設し、コントローラ１０１に接続した電源コード１０２で電力を供給することにより本体１００を加熱し、住宅の床面に設置して使用する採暖具である。

図２に示すように、面状採暖具の本体１００は、表面材２００と接着シート３００とヒータユニット４００と断熱シート５００と裏面材６００を主な構成部材とする積層体であり、図２に示すようにそれらを順次積層し、その積層体を接着加工し、周辺部を圧縮密閉することにより図３に示すような断面形状に形成されている。

図４に示すように、表面材２００は、面状採暖具の本体１００における最表面の部材であり、機械的な強度はもちろん意匠性や耐汚染性や触感等の必要な性能を備えたものであり、塩化ビニール樹脂（以下ＰＶＣと表記）を主成分とし、着色および柄付けした表面シート２０１の裏面にポリエステルの不織布２０２を接着剤２０３で接着してシート状をなしている。

接着シート３００は、ポリエチレン樹脂をシート状に成形したものであり、常温においては柔軟なシート状をなしており、約９７℃以上で溶融して接着剤としての機能を発揮する。

ヒータユニット４００は、面状採暖具の発熱源であり、アルミニュームを主成分とする均熱シート４１０の片面にヒータ線４２０を蛇行形状に配設したものである。

均熱シート４１０は、ヒータ線４２０で発熱した熱を本体１００全面に均一に拡散する目的の部材であり、熱伝導率が高い金属シートであるアルミニュームを主成分とする厚さ約０．０１ｍｍのアルミシート４１１を基材とし、その両面にポリエチレン樹脂からなる接着樹脂４１２をコーティングして形成したものであり、ポリエチレン樹脂からなる接着樹脂４１２を約９７℃以上に加熱することにより溶融して接着剤としての機能を発揮する。

ヒータ線４２０は図５に示すように、中心のガラス繊維４２１の周囲に温度を検知する検知線４２２を螺旋状に巻回し、その外周にナイロン樹脂で絶縁層４２３を形成し、絶縁層４２３の外周に発熱線４２４を螺旋状に巻回し、その外周にＰＶＣの絶縁層４２５を形成し、絶縁層４２５の外周にポリエチレン樹脂による接着層４２６を形成したものである。

図２に示すように、ヒータユニット４００は、ヒータ線４２０の始端を均熱シート４１０の１つの角部に配置し、均熱シート４１０の全域をカバーするように蛇行形状に配設し、終端を始端の近傍に配置している。図２のようにヒータ線４２０を配置した状態で熱を加えることにより、ヒータ線４２０の接着層４２６が溶融し、均熱シート４１０に接着固定されたものである。

断熱シート５００は、ヒータユニット４００で発熱した熱が床面に無駄に伝わるのを抑制する目的で設けたものであり、断熱性の高いシート状の発泡ウレタン樹脂５０１の両面にポリエステル樹脂の不織布５０２を接着したものである。

裏面材６００は、面状採暖具の本体１００のうち直接床面に接触する部材であり、機械的強度なもちろんクッション性や滑りにくさ等の性能を備えており、弾性を備えたオレフィン系エラストマーの裏面シート６０１の上面にポリエチレン樹脂の接着層６０２をコーティングしたものである。

本実施の形態における面状採暖具は、上記各構成部材を組み立て形成した本体１００の角部にコントローラ１０１を設置し、ヒータユニット４００の発熱線４２４の始端と終端をコントローラ１０１に接続することにより、面状採暖具の発熱機能を発揮させることができるものである。

＜本体の製造工程＞
図６は本体の製造過程における準備工程の断面を示す模式図であり、図７は本体の加熱工程と押圧工程の断面を示す模式図であり、図８は裏面材の接着と本体周辺部の成形を行う熱プレス工程の断面を示す模式図であり、図９は本体周辺部の溶着を行う超音波溶着工程の断面を示す模式図であり、図１０は本体周辺部の不要な部分を切断するトリミング工程の断面を示す模式図である。

図６に示すように、準備工程においては、水平なプラットホーム７１０上に裏面材６００の接着層６０２を上にして配置し、その上に断熱シート５００を積み重ね、その上にヒータユニット４００のヒータ線４２０が下側になるように積み重ね、その上に接着シート３００を積み重ね、その上に表面材２００の不織布２０２が下側になるように積み重ね、準備状態の本体１００の積層体を形成する。

この工程においては図４に示すように、ヒータユニット４００は他の部材より外形寸法が小さいので、断熱シート５００の中央に配置することが重要である。準備工程で積層した本体１００の積層体は、次に加熱工程に送られる。

図７に示すように、加熱工程の加工設備としては、本体１００を載置して、矢印Ａで示すように水平方向に移動させる搬送手段７２０と、本体１００の幅より大きい略長円形の加熱コイル７２２と、加熱コイル７２２の出力を制御する制御部（図示せず）を備えた電磁誘導加熱装置７２１が必須である。

搬送手段７２０には本体１００の積層体の移動位置を検知する位置検知手段（図示せず）を備えている。本実施の形態においては具体的な位置検知手段としては、搬送手段７２０の駆動モータの回転数を検知して本体の１００の移動距離を演算することにより本体１００の位置を検知する位置検知手段を採用している。

準備工程で積層された本体１００の積層体は搬送手段７２０で矢印Ａで示す水平方向に移動させながら、上方に配置した電磁誘導加熱装置７２１の加熱コイル７２２から磁力線を発生させると、ヒータユニット４００のアルミシート４１１内に渦電流が発生し、渦電流とアルミシート４１１の抵抗によりアルミシート４１１自体が発熱昇温する。

アルミシート４１１から発生した熱によりアルミシート４１１の両面にコーティングされたポリエチレン樹脂からなる接着樹脂４１２と、ヒータユニット４００の上に密着して積層された接着シート３００が溶融する。ポリエチレン樹脂からなる接着樹脂４１２と接着シート３００は数秒間で溶融するため、本体１００を搬送手段７２０で所定の速度で移動さながら電磁誘導加熱装置７２１を作動させることにより、連続的に本体１００全面に亘り溶融させることができる。

このとき、電磁誘導加熱装置７２１の加熱コイル７２２とアルミシート４１１との距離を一定に保つことが重要であり、積層した本体１００を軽く押圧し所定の厚みに維持しながら移動させる。

加熱工程においては、発熱による温度上昇を適切に制御することが重要であり、搬送手段７２０の搬送速度に対応して、電磁誘導加熱装置７２１の制御部により加熱コイル７２２の出力を制御する。特に、アルミシート４１１の端部には磁力線が集中しやすく端部は高温になるが、その反面、端部の近傍は磁力線が弱くなるためアルミシート４１１の発熱が抑制される現象が発生するため、接着樹脂４１２を十分に溶融できない状態になる。

そのため、加熱コイル７２２が端部近傍を通過するときはアルミシート４１１の他の平面部位を加熱するときより加熱コイル７２２の出力を上昇させて低温領域が発生しないように制御する。出力を制御するタイミングは搬送手段７２０の位置検知手段の情報に基づいて行われる。

また、ヒータユニット４００はヒータ線４２０を下側になるように配置する。アルミシート４１１が電磁誘導加熱装置７２１の加熱コイル７２２に対抗するように配置することにより、加熱コイル７２２とアルミシート４１１との距離が一定に保ちやすく、アルミシート４１１全面を均一に発熱させることができる。

また、電磁誘導加熱装置７２１の加熱コイル７２２とヒータ線４２０とをアルミシート４１１を介して配置することにより、ヒータ線４２０自体の発熱を抑制することができ、温度斑を抑制することができるので、均一で安定した加熱作用を得ることができる。

押圧工程は、図７に示すように、加熱工程と連続して一体的に行う工程であり、この工程に必要な設備は本体１００を連続的に押圧することが可能な設備であり、本実施の形態においては図７に示すように、上下ローラをともに矢印Ｂの方向に回転駆動し、矢印Ｃで示すように上方より押圧する押圧ローラ７３０を採用した。

押圧ローラ７３０の駆動速度は加熱工程の加熱時間に連動することが必須であり、加熱工程により溶融した樹脂をできるだけ短時間に押圧できるように、加熱コイル７２２と近接して配置することが重要であり、本実施の形態では加熱工程の設備と押圧工程の設備を一体で構成している。押圧工程で押圧することにより、表面材２００とヒータユニット４００と断熱シート５００がポリエチレン樹脂からなる接着樹脂４１２と接着シート３００を介して接着される。

次の熱プレス工程は、２つの異なる作業を同時に行う工程であり、図８に示すように、この工程に必要な設備は熱プレス７４０であり、熱プレス７４０の下型７４１には本体１００全面をカバーする熱板７４２を配置し、上型７４５には本体１００の周辺部を段押成型する熱板７４６を備えている。

この工程は、裏面材６００の接着と本体１００の周辺部の段押成型を行うものであり、下型７４１に配置した熱板７４２により裏面材６００を加熱し、裏面材６００の裏面シート６０１の上面にコーティングした接着層６０２を溶融し、熱プレスで押圧することにより、裏面材６００と断熱シート５００を接着する。また、上型７４５に備えた熱板７４６により本体１００の周辺部を加熱しながら押圧することにより、周辺の厚さを薄くするように段押成型する。段押部の内方に局面が成型されるように熱板７４６の端部は局面７４７に形成されている。

次の超音波溶着工程は、熱プレス工程で段押成型した本体１００の周辺部を溶着する工程であり、図９に示すように、この工程で使用する設備は本体１００の周辺部に沿って移動するホーン７５１を備えた超音波溶着機７５０である。

ヒータユニット４００は他の部材より外形寸法を小さく形成されているため、本体１００の周辺部は全て熱可塑性の樹脂材料で形成された表面材２００と接着シート３００と断熱シート５００と裏面材６００とで構成されている。それらが前工程の熱プレス工程の段押成型により薄く成型されており、段押部に超音波を加えることにより各部材の接合部が発熱溶融して確実に溶着することができる。超音波を加えるホーン７５１は段押部を移動しながら順次溶着を行う。

最後のトリミング工程は、本体１００の周辺部の不要な部分を切り落として整形する仕上げ工程であり、図１０に示すように、この工程で使用する設備は本体１００の両側の幅方向を同時に切断する２個の円盤状のカッター７６０と長さ方向を移動させながら切断する１個のカッター７６０である。

超音波溶着を行った段押部の不要部分を幅方向と長さ方向に円盤状のカッター７６０を移動させながら切り落とし、本体１００を所定の寸法に仕上げる。

以上のように、本実施の形態のおける本体の製造工程において、特に電磁誘導加熱装置７２１を使用した加熱工程が特徴的な工程であり、電磁誘導加熱装置７２１によりヒータユニット４００の部材であるアルミシート４１１自体を発熱させることにより、樹脂を溶融して接着するものである。

上記のように、本実施の形態における製造方法における特徴的な工程である加熱工程の最大の特徴は、樹脂の溶融に必要な熱を、樹脂に直接接触しているアルミシート４１１から発熱させる点であり、発熱源であるアルミシート４１１を中央にして表面材２００と断熱シート５００および裏面材６００で挟み込むことにより、外部への無駄な放熱を抑制することができるため、外部から熱を加える加熱方法に比較して格段に少ない熱量で樹脂を溶融することができ、加熱に要する電力が少なく、高い省エネルギーの効果を得ることができる。

しかも、本体１００の内部から発熱させることにより、本体１００の表面部の温度が上昇することがないため、表面部に使用する材料、例えば表面材２００は耐熱温度の低いものを使用することが可能である。

また、アルミシート４１１は、本来面状採暖具の使用時にヒータ線４２０で発熱した熱を本体１００全面に均一に拡散する目的で設けた必須の構成部材であり、本来の機能に加えて製造工程で活用したものであり、製造上のコストや工数の点で非常に大きい効果を得ることができるものである。

また、発熱源であるアルミシート４１１が溶融する樹脂に直接接触しているため、秒単位の短時間に加熱ができるため、本体１００全面を同時に加熱する必要がなく、移動させながら部分的に、加熱、溶融、接着の工程を流れ作業として実施することが可能となる。しかも、部分的に加熱を行うため、加熱に使用する電磁誘導加熱装置７２１は小容量の小型の物でよく、設備費用を低減することができるとともに、加工時の最大電気容量を低くすることができる。

また、電磁誘導加熱を使用した本発明の製造方法においては、従来本体のサイズ毎に必要であった金型が不要であり、しかも本体の最大のサイズに対応する加熱コイル７２２を準備しておけば、発熱源であるアルミシート４１１の範囲のみで発熱するため、加熱コイル７２２より小さい本体１００であれば同一の設備で加熱することが可能であり、本体１００のサイズに合わせて加熱工程の設備を準備する必要がなくこの点でも設備費用を低減することができる。

なお、本実施の形態においては、表面材２００とヒータユニット４００との接着は接着シート３００を介して実施したが、ヒータユニット４００のアルミシート４１１の両面にコーティングされたポリエチレン樹脂からなる接着樹脂４１２により表面材２００との十分な接着力が確保される場合は接着シート３００を省略することができ、その場合、材料コスト、製造工数の合理化を図ることができる。

また、本実施の形態においては、本体１００を構成する部材を図４に示すように、ヒータユニット４００のみを他の部材より外形寸法が小さい構成としたが、本体１００を構成する部材のうち図１１に示すように、ヒータユニット４００と同様に接着シート３００と断熱シート５００の外形も小さく形成することが考えられる。このような構成を採用することにより、本体１００の周辺部を薄く成型する熱プレス工程を省略することが可能となる。

熱プレス工程を省略して、超音波溶着工程により本体１００の周辺部に超音波を加えることにより、表面材２００と裏面材６００とが発熱溶融して図１２に示すように周辺部が薄くなった状態で溶着させることができる。

熱プレス工程を省略することにより、製造設備や金型等の初期投資費用および製造工数を低減することができる。

また、本実施の形態においては、電磁誘導加熱装置７２１の加熱コイル７２２は、本体１００の幅より大きく、長さ方向の一部をカバーする大きさの物を採用したが、加熱コイルの形状および寸法はこれに限るものではなく、例えば本体１００の幅および長さより小さい寸法の物を準備し、本体１００の角部から順次加熱工程と押圧工程を実施するようにしてもよい。この方法の場合、押圧工程はプレスにより押圧するのが好適である。この加工方法を採用した場合、電磁誘導加熱装置を小容量のもので対応可能となり、設備投資を抑制することができる。

また、本実施の形態においては、加熱工程および押圧工程においては、本体１００を移動させながら加工を行ったが、これに限るものではなく、本体１００を定位置に固定して、電磁誘導加熱装置および押圧ローラを移動させてもよい。

また、本実施の形態においては、図７に示すように、加熱工程においては、ヒータユニット４００はヒータ線４２０の配設方向と搬送手段７２０の搬送方向である矢印Ａとが直交する方向に配置しているが、ヒータ線４２０自体の発熱による温度ムラが大きく発生する場合は、ヒータ線４２０の配設方向を矢印Ａと一致する方向に配置して加熱工程を実施することにより、ヒータ線４２０には相互に逆方向の電流を発生させることでヒータ線４２０自体の発熱を抑制することができる、温度ムラを抑制することが可能である。

また、本実施の形態においては、均熱シート４１０の基材としてアルミシートを使用したが、これに限るものではなく、銅やステンレス等の他の金属であってもよい。

また、本実施の形態においては、電磁誘導加熱による接着は表面材２００とヒータユニット４００と断熱シート５００の接着のみに採用したが、これに限るものではなく、断熱シート５００と裏面材６００との接着にも採用することも可能である。その場合断熱シート５００と裏面材６００の間に均熱シート４１０と同様な構成の部材を挟みこむことが必要であり、加熱設備として、下側に別途電磁誘導加熱装置を準備すれば同一の工程内で実施することが可能である。

（実施の形態２）
図１３（ａ）は実施の形態２における加熱工程と押圧工程の断面を示す模式図であり、（ｂ）は加熱工程における加熱コイルの平面を示す模式図である。図１４（ａ）は加熱工程において１個の加熱コイルで加熱した場合のアルミシートと接着シートの温度変化を示すグラフであり、（ｂ）は３個の加熱コイルで加熱した場合のアルミシートと接着シートの温度変化を示すグラフである。

本実施の形態における面状採暖具の構成は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と異なる点は、本体の製造工程のうち、加熱工程と押圧工程が異なることである。加熱工程では、３台の電磁誘導加熱装置７２１を使用して加熱を行い、押圧工程では、押圧手段として回転ローラとベルトで構成されたローラユニットを使用することにより、長い押圧時間を確保できるようにしたことである。

図１３（ａ）に示すように、３台の電磁誘導加熱装置７２１ａ、７２１ｂ、７２１ｃを、本体１００の移動方向に対して略垂直方向に、かつ略平行に近接して設置されている。３台の電磁誘導加熱装置７２１ａ、７２１ｂ、７２１ｃには、本体１００より幅の広い略長円形の加熱コイル７２２ａ、７２２ｂ、７２２ｃを備えており、それぞれ加熱コイルは電力供給を独立して制御できる構成となっており、本体１００の搬送速度とリンクさせて最適な加熱状態を得ることができる。加熱コイル７２２ａ、７２２ｂ、７２２ｃは、同一形状および同一性能であることは必ずしも必要ではなく、３個がそれぞれ異なる仕様であってもよい。

押圧工程で使用する押圧手段であるローラユニット７３５は、図に示すように、３個のローラ７３７ａ、７３７ｂ、７３７ｃからなる回転ローラ７３７と、回転ローラ７３７の外周に巻設したベルト７３６で構成されており、本体１００を押圧するベルト７３６の接触面が略長方形の平面が形成される構成となっている。ローラ７３７ａ、７３７ｂ、７３７ｃの中央には冷却風路７３８がそれぞれ設けられており、冷却風路７３８に冷風を送風する送風装置（図示せず）に接続することにより冷却手段を構成している。

ローラユニット７３５は上下にそれぞれ設けられており、下側のローラユニット７３５は定位置に固定して設置されており、上側のローラユニット７３５は上下に移動させる加圧装置（図示せず）を備えており、下方に移動させることにより本体１００押圧することができる構成となっている。

また、少なくとも下側のローラユニット７３５には駆動装置（図示せず）が備えられており、駆動装置で回転ローラ７３７を回転させることにより、ベルト７３６を駆動し、ローラユニット７３５に載置した本体１００を所定の速度で矢印Ａで示す方向に移動させることができる。ローラユニット７３５の移動速度は加熱工程の搬送手段７２０の移動速度と同期した速度である。

以上のように構成された本実施の形態について、以下その動作、作用を説明する。

本実施の形態における加熱工程においては、実施の形態１と同様に、準備工程で積層された本体１００は搬送手段７２０により矢印Ａで示すように水平方向に移動させながら、上方に配置した電磁誘導加熱装置７２１から磁力線を発生させルことにより、ヒータユニット４００のアルミシート４１１内に渦電流が発生し、渦電流とアルミシート４１１の抵抗によりアルミシート４１１自体が発熱昇温する。

そして、アルミシート４１１から発生した熱によりアルミシート４１１の両面にコーティングしたポリエチレン樹脂からなる接着樹脂４１２と、ヒータユニット４００の上に密着して積層した接着シート３００が溶融する。

本実施の形態においては、３個の加熱コイル７２２ａ、７２２ｂ、７２２ｃを移動方向と略垂直に並列に配置しているため、アルミシート４１１の同一箇所に対して、３個の加熱コイル７２２ａ、７２２ｂ、７２２ｃから順次磁力線が供給されるため、加熱時間を長く確保することが可能となり、個々の加熱コイルに供給する電力を少なくし、３個の加熱コイルを通過する間に時間をかけてアルミシート４１１を昇温させることができる。

図１４（ａ）は１個の加熱コイルを使用して加熱した場合のアルミシートと接着シートとの温度上昇を示すものであり、（ｂ）は３個の加熱コイルを使用して加熱した場合の温度上昇を示すものである。

図１４（ａ）に示すように１個の加熱コイルで加熱する場合は、加熱に要する時間が短いため、高容量の電力を供給して、短時間に昇温する必要があり、特にアルミシート４１１は急激に温度が上昇する、接着シート３００は遅れながら温度が上昇して溶融温度に到達する。接着シート３００が溶融温度に到達した時点では、アルミシート４１１の温度はアルミシート４１１の両面にコーティングしたポリエチレン樹脂からなる接着樹脂４１２の耐熱温度以上に上昇する。接着樹脂４１２が耐熱温度以上に上昇することにより、接着樹脂４１２の劣化が促進されることとなる。

一方、図１４（ｂ）に示すように３個の加熱コイルで加熱する場合は、加熱時間を長く確保することができるため、個々の加熱コイルに供給する電力容量を低くすることができる。アルミシート４１１は３個の加熱コイル７２２ａ、７２２ｂ、７２２ｃから順次磁力線が供給され、図に示すように緩いカーブで温度上昇を続ける、接着シート３００はアルミ−シート４１１の温度上昇に遅れながら温度上昇して溶融温度に到達する。接着シート３００が溶融温度に到達した時点では、アルミシート４１１の温度は接着樹脂４１２の耐熱温度まで上昇しておらず、接着樹脂４１２の性能を維持することができる。

加熱工程で加熱された本体１００は次の押圧工程に搬送される。押圧工程では上下に設けられたローラユニット７３５の間に狭持されながら、ローラユニット７３５の回転ローラ７３７が備えた駆動装置により、矢印Ａで示す搬送方向に連続して移動を続ける。

その間、上側のローラユニット７３５に備えた加圧装置により、本体１００は連続的に押圧され、そのあいだローラ７３７ａ、７３７ｂ、７３７ｃに設けられた冷却風路には冷風が送風されており、接着シート３００は冷却されて溶融温度より低下して固形化することにより、表面材２００とヒータユニット４００と断熱シート５００が接着シート３００を介して確実に接着される。

このように、本実施の形態においては、３個の加熱コイルを備えたことにより、アルミシートの温度上昇を抑制することが可能となり、接着樹脂の劣化を抑制することが可能となり、高品質を安定して確保することができる。

また、ローラユニットにより、長い押圧時間を確保することが可能となり、溶融した接着シートが確実に固形化するまで押圧を持続することができるため、接着性能と寸法精度を確保することができる。

なお、本実施の形態においては、電磁誘導加熱装置を３台使用したが、これに限るものではなく、２台または４台以上を使用してもよい。また、電磁誘導加熱装置毎に１個の加熱コイルを備える構成としたが、一台の電磁誘導加熱装置に複数の加熱コイルを備え、個々の加熱コイルが個別に制御できる構成であってもよい。

また、押圧手段であるローラユニット７３５には冷却手段として冷却風路７３８を設けたが、冷却手段はこれに限るものではなく水冷式等の他の方式のものでもよい。また、冷却手段は必須ではなく、搬送速度を遅くしてローラユニット７３５を通過する間に接着シート３００が溶融温度より低下する場合は省略してもよい。また、本実施の形態におけるローラユニットは図１３（ａ）に示すように、上下にそれぞれ３個の回転ローラ７３７とベルト７３６を組み合わせた構成としたが、これに限るものではなく、例えば図１５に示すような別の構成であってもよい。

図１５に示すローラユニット７７０は、２個のローラ７３７ａ、７３７ｃからなる回転ローラ７３７と、２個のローラ７３７ａ、７３７ｃの間に設置された押圧板７３９と、回転ローラ７３７の外周に巻設したベルト７３６で構成されており、本体１００はベルト７３６を介して２個のローラ７３７ａ、７３７ｃと押圧板７３９により押圧される構成となっている。このような構成を採用することにより、平坦な面により長時間に亘り安定して押圧を持続させることが可能となり、安定した接着性能を得ることができる。

（実施の形態３）
図１６は実施の形態３における、加熱工程に使用する電磁誘導加熱装置の加熱コイルの平面を示す模式図である。

本実施の形態が、実施の形態１および２と異なる点は、加熱工程で使用する電磁誘導加熱装置の加熱コイルの構成が異なる点であり、特に、本体の幅方向に対して複数の加熱コイルが配設されるとともに、アルミシートを２枚のシートを接合して形成していることである。このような構成の本体は、大型の面状採暖具の製造に対応するものであり、特にヒータユニット４００が大型になった場合、均熱シート４１０に使用する幅の広いアルミシート４１１の調達が難しく、２枚のシートを接合して使用する場合があり、そのような本体の製造に対応する製造方法である。

２枚のシートの端部を重合させた接合部はアルミシート４１１の厚さが厚くなり、しかもアルミシート４１１の端部を２箇所含む構成となるため、アルミシート４１１の端部には磁力線が集中しやすく端部は高温になるが、その反面、端部の近傍は磁力線が弱くなるためアルミシート４１１の発熱が抑制される現象が発生する。そのため、接合部と他の平面部位を同じ条件で加熱した場合、接合部とその近傍は温度上昇が抑制され接着樹脂４１２を十分に溶融できない状態になる。本実施の形態は、そのような不都合を解消することができるものである。

図１６に示すようにアルミシート４１１は、幅の狭い２枚のアルミシート４１１ａ、４１１ｂの一部を１〜２ｃｍ程度重合させて接合されており、接合部４１１ｃは他の部分の約２倍の厚さになっている。２枚のアルミシート４１１ａ、４１１ｂの接合は、アルミシート４１１の両面にコーティングされたポリエチレン樹脂からなる接着樹脂４１２を溶融して接着したものである。

加熱コイル７２２は、全体で９個使用されており、第１列目には長さの長い加熱コイル７２２ｄ、７２２ｆが両側に配置されており、中央に小型の加熱コイル７２２ｅが配置されている。第２列目も同様に、両側に長さの長い加熱コイル７２２ｇ、７２２ｉが両側に配置されており、中央に小型の加熱コイル７２２ｈが配置されている。また、第３列目も同様に、両側に長さの長い加熱コイル７２２ｊ、７２２ｌが両側に配置されており、中央に小型の加熱コイル７２２ｋが配置されている。

小型の加熱コイル７２２ｅ、７２２ｈ、７２２ｋは接合部４１１ｃの幅より大きい寸法となっており、接合部４１１ｃと接合部の近傍を個別に加熱できるようになっている。また、これら９個で構成する加熱コイル７２２は、個々の加熱コイルへの電力供給を独立して制御できるようになっており、本体１００の搬送速度とリンクさせて最適な加熱状態を得ることができる。

以上のように構成された本実施の形態においては、本体１００を所定の速度で搬送しながら、加熱コイル７２２に電力を供給し、アルミシート４１１を加熱する。その場合、アルミシート４１１が重合している接合部４１１ｃへ対応する小型の加熱コイル７２２ｅ、７２２ｈ、７２２ｋへの電力供給を、両側に配置されている他の加熱コイルへの通電容量より相対的に高くすることにより、接合部４１１ｃと接合部の近傍の発熱量を増加させ、アルミシート４１１全体が接着樹脂４１２を十分に溶融できる温度に加熱することができる。

（実施の形態４）
図１７は、実施の形態４おけるアルミシートと加熱コイルとの関係を示す模式図であり、図１８はアルミシートの部位ごとに変化させる加熱コイルの出力を示すグラフである。

本実施の形態におけるヒータユニットは、実施の形態３と同様に均熱シートのアルミシートは２枚のシートを接合して形成されているものであるが、実施の形態３と異なるのは、接合部を搬送方向に対して略直角方向、すなわち加熱コイル７２２と略平行となるように配設した点である。

図１７に示すように、アルミシート４１１は２枚のアルミシート４１１ａ、４１１ｂの端部を１〜２ｃｍ程度重合させた接合部４１１ｃで接合されている。２枚のアルミシート４１１ａ、４１１ｂの接合は、アルミシート４１１の両面にコーティングされたポリエチレン樹脂からなる接着樹脂４１２を溶融して接着したものである。

ヒータ線４２０は接合部４１１ｃと略平行になるように蛇行させてアルミシート４１１の全面に配設されている。特に、接合部４１１ｃを形成するアルミシート４１１ａ、４１１ｂの端部とヒータ線４２０が重合しないように配設されている。このようにヒータ線４２０を配設することにより、アルミシート４１１ａ、４１１ｂの端部に磁力線が集中して高温になってもヒータ線４２０の絶縁層４２５等が熱により損傷されることを防止することができる。

このような構成のアルミシート４１１を使用した場合、実施の形態３においても記述した通り、アルミシート４１１の端部には磁力線が集中しやすく端部は高温になる。ここで、アルミシート４１１の端部を加工した時点、またはヒータ線４２０を配設した後の積層体を移動させる時点等に、アルミシート４１１の端部に亀裂が発生することがある。

このような亀裂が発生すると、加熱工程で行われる誘導加熱で亀裂の先端部分に磁力が集中する。その結果、亀裂の先端部から帯状に延伸するように、温度が過剰に上昇した部位（過剰高温部）が発生する。この過剰高温部は、状況によってはヒータ線４２０の近傍、あるいは配設箇所まで達する可能性がある。この場合、過剰高温部によってヒータ線４２０が過剰に加熱されて破損するおそれがある。

一方、アルミシート４１１の端部の近傍領域では、実施の形態１において記述したように、加熱工程において磁力線が弱くなるため、当該アルミシート４１１の発熱が抑制される現象が発生する。具体的には、アルミシート４１１の端部である始端部４１１ｄと終端部４１１ｅは、磁力線が集中しやすいため端部自体は高温になる。その反面、始端部４１１ｄおよび終端部４１１ｅのそれぞれの近傍は磁力線が弱くなるためアルミシート４１１の発熱が抑制される。したがって、接合部４１１ｃだけでなく端部の近傍領域も、他の平面部位と同じ条件で加熱すればアルミシート４１１の発熱（温度上昇）が抑制され、接着樹脂４１２を十分に溶融できないおそれがある。

このように、積層体の端部を誘導加熱するに際しては、接着性を向上するためには、接合部４１１ｃと同様に高出力で加熱すればよいが、亀裂の発生に伴う過剰高温部の影響に注目すれば、高出力の加熱は回避した方がよいことになる。

ここで、実施の形態１で説明した超音波溶着工程により積層体の周辺部に超音波を加えることにより、本体１００の全周を十分に溶着することができる。そのため、加熱工程で端部の近傍領域の接着樹脂４１２が十分溶融できなくても、超音波溶着工程により面状採暖具の周囲を十分に固定することが可能となる。つまり、加熱工程において端部の近傍領域に接着の比較的弱い部分が生じても、当該部分を超音波溶着工程により補完することが可能となる。

そこで、本実施の形態では、電磁誘導加熱装置７２１の制御部による加熱コイル７２２の制御においては、端部の接着性の向上よりも、亀裂の発生に由来するヒータ線４２０の破損の可能性を無くすことに重点を置いている。すなわち、制御部は、接合部４１１ｃが他の平面部位の温度よりも高くなるように加熱コイル７２２の出力を高める一方、始端部４１１ｄおよび終端部４１１ｅでは、他の平面部位の温度よりも低くなるように加熱コイル７２２の出力を小さくするよう制御を行う。

この制御について、図１８を参照して具体的に説明する。図１８はアルミシート４１１の各部位における加熱コイル７２２の出力の変化を示すグラフである。

アルミシート４１１の加熱は矢印Ｄに示す方向に順次行われる、制御部は、加熱コイル７２２の駆動を、最初に始端部４１１ｄの近傍から標準出力より低い出力で開始する。ここでは、アルミシート４１１の状況に応じて出力を低下させる度合い（程度）を決定すればよいが、１０％を超えて出力を低くすると接着力の低下が大きく不具合が発生するおそれがある。そこで、製造過程の状況により生じる端部の亀裂の発生状態に応じて、適宜０〜１０％の範囲内で出力を低く設定すればよい。

次に、始端部４１１ｄの近傍を通過してから標準出力に変更し、接合部４１１ｃの近傍から接合部４１１ｃを通過するまでは、１〜５％高い高出力に変更する。ここでは、磁力が集中する端部の近傍での磁力の弱い部分を補充するためだけに出力を高くするので、１０％よりも高い出力にしてしまうと、接合部４１１ｃの端部（アルミシート４１１ａの端部、アルミシート４１１ｂの端部）が、それぞれ高温になってしまう。この場合、ヒータ線４２０を貼り付けている状態でアルミシート４１１の温度が過剰に上昇してしまい、ヒータ線４２０の性能を損なうような過剰な昇温状態が生じて不具合が発生するおそれもあり得る。接合部４１１ｃを通過後は再び標準出力に変更し、終端部４１１ｅの近傍から低出力に変更し、終端部４１１ｅ通過後に加熱コイル７２２の駆動を停止するように制御を行う。

加熱コイル７２２の出力の変化は、搬送手段７２０の位置検知手段の情報に基づいて加熱コイル７２２の前縁を基準として、始端部４１１ｄ、接合部４１１ｃおよび終端部４１１ｅの位置に合わせたタイミングで行われる。なお、図１８に示す出力のグラフは、１個の加熱コイル（例えば加熱コイル７２２ａ）の出力を示すものであり、他の加熱コイル７２２ｂ、７２２ｃも近似の制御を実施している。

本実施の形態の製造方法を採用することにより、接合部４１１ｃを有するアルミシート４１１を使用した大型の本体１００の製造を簡単な構成の加熱コイル７２２を備えた電磁誘導加熱装置７２１で製造できるとともに、接合部４１１ｃを有しないアルミシート４１１を使用した小型の本体１００の製造も同じ製造設備を使用して電磁誘導加熱装置７２１の制御方法を変更することにより対応が可能となるため、製造設備の対応範囲の拡大と設備費用の抑制が可能となる。

なお、本実施の形態においては、アルミシートの接合部は１箇所のみの構成としたが、接合部の数は１箇所に限るものではなく、２箇所以上の構成であってもよく、特に本実施の形態の製造方法を採用した場合、接合部の数が増加した場合も同一の製造設備で製造が可能であり、小型の面状採暖具から大型の面状採暖具まで同一の製造設備で製造することができる。

また、本実施の形態においては、並列に配設した３個の加熱コイルを使用したが、加熱コイルの数はこれに限るものではなく、必要に応じて変更させればよい。

以上のように、本発明にかかる面状採暖具の製造方法は、内蔵する金属製の均熱シートを発熱させて樹脂を溶融して接着することが可能となるので、金属製の均熱シートを使用した他の暖房器具に対する製造等の用途にも適用できる。

１００本体（積層体）
２００表面材
３００接着シート
４００ヒータユニット
４１０均熱シート
４２０ヒータ線
４１１アルミシート（金属シート）
４１１ｃ接合部
４１１ｄ始端部（端部）
４１１ｅ終端部（端部）
４１２接着樹脂
５００断熱シート
７２１電磁誘導加熱装置
７２２加熱コイル
７３０押圧ローラ（押圧手段）
７３５、７７０ローラユニット（押圧手段）

Claims

表面材と、
金属シートの両面に、所定の温度以上で溶融する接着樹脂をコーティングした均熱シートの一方の面に、ヒータ線を配設したヒータユニットと、
断熱シートと、を含む面状採暖具の製造方法にあって、
前記表面材、前記ヒータユニット、前記断熱シート、の順に積層してこれらの積層体を得る準備工程と、
前記積層体のうちの前記表面材および前記断熱シートのどちらか一方の側に近接して電磁誘導加熱装置を設置し、前記電磁誘導加熱装置により前記金属シートの全面に亘り順次発熱させることにより前記接着樹脂を溶融させる加熱工程と、
押圧手段により前記積層体を押圧することにより、前記表面材と前記ヒータユニットと前記断熱シートとを接着させる押圧工程と、を含み、
前記金属シートは複数のシートを接合した接合部を備えた構成とし、
前記電磁誘導加熱装置は、前記金属シートの端部近傍を加熱する出力を前記金属シートの他の平面部位に対する出力よりも低出力で加熱することを特徴とした、
面状採暖具の製造方法。
前記電磁誘導加熱装置の出力を制御する制御部と、
前記接合部の位置を検知する位置検知手段と、を備え、
前記制御部は、前記位置検知手段の検知データに基づき、前記電磁誘導加熱装置の出力を制御することを特徴とした、
請求項１に記載の面状採暖具の製造方法。
前記電磁誘導加熱装置は、出力の異なる複数の加熱コイルを備え、
前記接合部および前記接合部の近傍と前記金属シートの他の平面部位とは、別の前記加熱コイルで加熱することを特徴とした、
請求項１に記載の面状採暖具の製造方法。