本発明は、電気式床暖房フロアを構築するためのヒータユニット一体型式床暖房フロア材に関する。

電気式床暖房フロアを構築する電気式床暖房フロア材に一体に組み込まれるヒータユニット用の面発熱体として、アルミ箔のような均熱板の上に、発熱源としてコード状ヒータを融着したものも知られている（特許文献１など）。 コード状ヒータを用いる場合、コード状ヒータ自体にはサーモスタット機能がないことから、安全性を確保するために、サーモスタットや温度ヒューズなどの過昇温防止装置を設けることが必要となる。 この面発熱体を型内に設置し、型内に発泡性ウレタン樹脂などの発泡性樹脂を注入して型内発泡させることにより、面発熱体のコード状ヒータ側に樹脂断熱層が一体成形されたヒータユニットが得られる。 このようにして製造したヒータユニットを木質フロア基材の裏面に形成したヒータユニット収容用の凹所内に収容し、接着剤によって一体化することにより、ヒータユニット一体型式床暖房フロア材が得られる。

ところで、上記構成の面発熱体に、型内発泡成形により樹脂断熱層を一体成形するときに、サーモスタットや温度ヒューズのような過昇温防止装置を構成する部材は均熱板であるアルミ箔に融着できないために、これら部材の裏面側に発泡性樹脂が回り込んで包み込んだ状態となり、発泡性樹脂の発泡により浮き上がりが生じることがある。 この浮き上がりはコード状ヒータと均熱板との間でも起こり得る。

そのような浮き上がりが生じると、発泡性樹脂で形成される断熱層の表面に凹凸が生じ、木質フロア基材の裏面に形成したヒータユニット収容用の凹所内にヒータユニットを入れ込んだときに、相互間に接着不良が起こる可能性がある。 また、コード状ヒータが部分的に均熱板から脱離した場合には、その部分での均熱板への放熱が不十分となり、脱離箇所で異常発熱を起こす可能性がある。

他の形態のヒータユニット一体型式床暖房フロア材として、アルミ箔のような均熱板に発熱源（電気ヒータ）として正温度係数特性（ＰＴＣ特性）を備えた面状ＰＴＣヒータを積層し、その上に発泡ウレタン等の断熱材を一体的に成形したヒータユニットを、木質フロア基材の裏面に形成したヒータユニット収容用の凹所内に収容したものが知られている（特許文献２）。 この形態の床暖房用フロア材は発熱源として正温度係数特性（ＰＴＣ特性）を有する面状ＰＴＣヒータを用いており、過昇温防止装置を用いなくても、長い時間にわたり所要の温度条件範囲を維持することができる。 すなわち、断熱層を型内発泡成形するときに、均熱板の上には過昇温防止装置のための部材が置かれていないので、結果として、型内発泡成形時に生じる恐れのあった前記不都合を解消した、ヒータユニット一体型式床暖房フロア材が得られる。

特開平１０−２０５７８９号公報

特開２００２−１０６８７０号公報

発熱源として正温度係数特性（ＰＴＣ特性）を有する面状ＰＴＣヒータを用いることにより、安定した品質を備えたヒータユニット一体型式床暖房フロア材を製造することができる。 しかし、多くの寸法の床暖房フロア材が実用化されており、各フロア材を構成する木質フロア基材の裏面に形成されたヒータユニット収容用の凹所の寸法に合わせて、異なった寸法の面状ＰＴＣヒータを作り出し、使用することは容易でない。 また、面状ＰＴＣヒータの場合、施工時に釘打ち等によって面状ＰＴＣヒータに誤って傷を付けてしまったような場合に、漏電する危険性がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、より容易に、より低コストで、かつより安定した品質を備えたヒータユニット一体型式床暖房フロア材を提供することを目的とする。

本発明によるヒータユニット一体型式床暖房フロア材は、木質フロア基材の裏面にヒータユニットを収容するための凹所が形成されており、該凹所内には、均熱板に線状ＰＴＣヒータを配設した面発熱体の上に発泡性樹脂の型内発泡成形により発泡樹脂の断熱層を一体成形してなるヒータユニットが収容されていることを特徴とする。

断熱層を形成することとなる発泡性樹脂は、型内発泡成形が可能なものであれば任意であるが、成形性が良好なこと、高い断熱性能を備えること、圧縮強度にも優れていることなどの理由から、発泡性ウレタン樹脂は特に好ましい。 均熱板にはアルミ箔が好ましくは用いられるが、他に銅製の薄板シートのような金属シートであってもよい。

本発明によるヒータユニット一体型式床暖房フロア材では、ヒータユニットを構成する面発熱体を作るときに、当該床暖房フロア材を構成する木質フロア基材の裏面に形成されるヒータユニット収容用の凹所に合わせた寸法の均熱板を裁断し、その上に、線状ＰＴＣヒータを適宜屈曲させながら配置して、熱融着により一体化することとなるが、均熱板の大きさが異なっていても、長尺状の線状ＰＴＣヒータを用いて、同じようにして適宜配置していくことができるので、その作業は容易であり、低コスト化する。

そのようにして形成された面発熱体を型内に設置し、型内に発泡性樹脂を注入して型内発泡することにより、均熱板の線状ＰＴＣヒータ側に発泡樹脂からなる断熱層が一体形成されたヒータユニットとなる。 本発明による面発熱体では、均熱板と線状ＰＴＣヒータとは熱融着によりしっかりと一体化しており、コード状ヒータを発熱源とした面発熱体でのサーモスタットやヒューズのように均熱板から浮き上がる恐れのある部材は存在しないので、本発明によるヒータユニットでは、面発熱体との間で隙間のない状態で一体化しかつ平坦な表面を持つ断熱層が確実に形成される。 また、通電時に異常発熱による温度ムラ等が生じるのも回避できる。 誤って断線することが起こっても、断線箇所から漏電が生じることも回避できる。

そのヒータユニットを、木質フロア基材の裏面に形成したヒータユニット収容用凹所内に、均熱板が上面側（凹所の天面側）となるようにして挿入し、凹所天面に塗布した（あるいは均熱板に塗布した）接着剤により接着一体化することにより、本発明によるヒータユニット一体型式床暖房フロア材となる。 必要な場合には、床暖房フロア材の裏面に適宜の裏面板を取り付けることもできる。 裏面板としては、合板や不織布のような緩衝シートが挙げられる。

上記のように、本発明によるヒータユニット一体型式床暖房フロア材は、製造が容易でありながら、高い品質安定性を備えている。 電気式床暖房フロアの施工に当たっては、コネクタ同士を接続しながら、ヒータユニット一体型式床暖房フロア材を必要枚数だけ、捨て貼り合板等の床下地上に接着剤などを用いて配置していくだけでよく、施工作業はきわめて容易である。 また、ヒータユニット一体型式床暖房フロア材は内部（面発熱体）にヒューズやサーモスタット等の過昇温防止装置を配置していないので、床表面に大きな領域の低温度部分は存在せず、温度ムラが生じることもない。

本発明において、木質フロア基材は、従来のヒータユニット一体型式床暖房フロア材で用いられている木質フロア基材をすべて用いることができ、合板基材、ＭＤＦのような加工木質材基材、無垢材による基材など任意である。 表面に、必要な場合には表面化粧材を貼り付けるようにしてもよい。

本発明において、正温度係数特性（ＰＴＣ特性）を持つ線状発熱線とは、ＰＴＣ特性、すなわち、正の抵抗温度係数を有する発熱体層を有しており、そこに電流が流れ温度が上昇すると、発熱体層の抵抗値が増加して発熱体層に流れる電流を減少させ、発熱体層の発熱を抑制し、逆に、発熱体層の温度が低下すると、発熱体層の抵抗値が減少して発熱体層に流れる電流を増加させ、発熱体層の発熱を高める機能を有している、線状の発熱体をいっており、本発明において、そのような特性を有する線状ＰＴＣヒータを適宜用いることができる。 例えば、特開平２００４−１８５９４７号公報や特開２００３−３４３８６８号公報などに記載されている従来知られた線状ＰＴＣヒータをそのまま用いることができる。

本発明によれば、発熱源として、線状ＰＴＣヒータを用いたことにより、より容易に、より低コストで、かつより安定した品質を備えたヒータユニット一体型式床暖房フロア材が得られる。

以下、本発明によるヒータユニット一体型式床暖房フロア材を図面を参照しながら、実施の形態に基づき説明する。

図１は本発明によるヒータユニット一体型式床暖房フロア材の一例を上から見た図、図２はその断面を組み付け工程と共に示す図である。 図３は本発明によるヒータユニット一体型式床暖房フロア材で発熱源として用いる線状ＰＴＣヒータを説明する図であり、図４はそれを用いた面発熱体の一例を説明する斜視図である。 また、図５はヒータユニットをその製造工程と共に説明する図である。

基本的に、本発明によるヒータユニット一体型式床暖房フロア材１０は、木質フロア基材２０とヒータユニット３０とからなる。 この例において、木質フロア基材２０の表面には化粧単板２１が貼り付けてあり、化粧単板２１には疑似溝２２が形成され意匠性を高めている。 また、木質フロア基材２０の周囲には雄実２３，雌実２４が加工されている。 さらに、図２に示すように、木質フロア基材２０の裏面には、ヒータユニット３０を収容するための凹所２５が形成されている。

ヒータユニット３０は、全体として木質フロア基材２０の裏面に形成したヒータユニット収容用の凹所２５にぴったりと入り込むことのできる寸法を持つ。 ヒータユニット３０は、アルミ箔のような均熱板３１と、その上に熱融着された線状ＰＴＣヒータＡとで構成される面発熱体３５（図４参照）と、面発熱体３５の線状ＰＴＣヒータＡ側に型内発泡成形により一体に成形された発泡性樹脂からなる断熱層３６、とよりなる。

線状ＰＴＣヒータＡの一例を図３に基づき説明する。 この線状ＰＴＣヒータＡは、線状電極１ａと１ｂを長手方向に一定の間隔を隔てて平行に配置し、この線状電極１ａと１ｂの軸方向外周全体を覆うように正の抵抗温度係数を有する発熱体層２を断面円形または楕円形状に押出成形し、さらに、この発熱体層２の外周に絶縁シース層３を押出被覆して短手方向の断面を円形または楕円形状に形成した構造を有する。

正の抵抗温度係数を有する発熱体層２は少なくとも熱可塑性樹脂および導電性粒子を含有しており、熱可塑性樹脂としては結晶性熱可塑性樹脂が好ましく、具体的には、ポリオレフィン樹脂及びその共重合樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ジエン系重合体、ポリフェニレンオキシド樹脂、ノニル樹脂、ポリスルフォン樹脂等を挙げることができる。 分配配合される導電性粒子としては、例えば、カーボンブラック粒子、グラファイト粒子等の粒状物、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等の金属微粒子、金属粉体、金属酸化粉体等の粉状物、炭素繊維等の繊維状物、導電性無機材料（Ｉｎ―Ｓｎ―Ｏ等）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ _３ ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ _３ ）等の正の抵抗温度係数を有する無機材料等を挙げることができる。

この線状ＰＴＣヒータＡにおいて、線状電極１ａと１ｂに通電することにより、発熱体層２に電流が流れ発熱する。 正の抵抗温度係数を有する発熱体層２は、発熱体層２に電流が流れ、発熱体層２の温度が上昇すると、発熱体層２の抵抗値が増加して発熱体層２に流れる電流を減少させ、発熱体層２の発熱を抑制し、逆に、発熱体層２の温度が低下すると、発熱体層２の抵抗値が減少して発熱体層２に流れる電流を増加させ、発熱体層２の発熱を高める機能を有している。 そのために、サーモスタット等の過昇温防止装置を用いなくても、線状ＰＴＣヒータＡは、長い時間にわたり所要の温度条件範囲を維持することができ、かつ温度分布も均一となる。

なお、発熱体層２と絶縁シース層３の間には、必要に応じ、バリア層４が介在されてもよい。 バリア層４は例えばポリエステルテープを縦添えして形成される。 さらに、好ましくは、発熱体層２の熱による経時的な劣化を防止し、長期間安定した発熱が具現されるように、一対の線状電極１ａと１ｂ間にポリエチレン樹脂等で形成される絶縁体障壁５を配置することも行われる。

図４に示すように、例えばアルミ箔である均熱板３１の上に、上記した線状ＰＴＣヒータＡを所要のパターンとなるように屈曲させながら配置し、かつ熱融着により均熱板３１に一体化することにより、面発熱体３５が作られる。 なお、線状ＰＴＣヒータＡの両端は電源線３２に接続しており、適宜の作業過程で、電源線３２に雌コネクタ１１と雄コネクタ１２が取り付けられる。

ヒータユニット３０を製造するに当たっては、前記面発熱体３５を、図５ａに示すように、下型枠４１と周囲型枠４２と上型枠４３とで形成される型４０における、前記下型枠４１の上に、線状ＰＴＣヒータＡが上面となるようにして配置する。 その後で、型内に発泡性ウレタン樹脂のように発泡性樹脂を注入して型内発泡させ、脱型することにより、図５ｂに示すように、面発熱体３５の線状ＰＴＣヒータＡ側に樹脂発泡体層からなる断熱層３６が一体成形されたヒータユニット３０が得られる。

このヒータユニット３０を、図２ａに示すように、木質フロア基材２０の裏面に形成したヒータユニット収容用の凹所２５内に、均熱板３１側を上に向けて嵌め込むことにより、図２ｂに示す本発明によるヒータユニット一体型式床暖房フロア材１０となる。 収納に当たっては、凹所２５の天面に接着剤を塗布するか、ヒータユニット３０の均熱板３１の裏面に接着剤を塗布するか、あるいは、その双方に接着剤を塗布しておき、両者を圧着すればよく、両者は分離不能に一体化する。

上記したヒータユニット一体型式床暖房フロア材１０の複数枚をコネクタ同士を接続しながら床下地（例えば、捨て貼り合板）上に敷設することにより、電気式床暖房フロアが形成される。 ヒータユニット一体型式床暖房フロア材１０の発熱源は前記した線状ＰＴＣヒータであり、サーモスタット等の過昇温防止装置を組み込まなくても、単に通電を継続するだけで、電気式床暖房フロアとして一定の温度範囲を維持することができる。 また、低温領域となりがちな過昇温防止装置が存在しないことから、フロア表面での温度ムラも発生することはない。 さらに、面発熱体３５の上に断熱層３６を型内発泡成形するときに、面発熱体３５の上には発泡性樹脂の発泡により浮き上がってくるようなものは存在しないので、面発熱体３５と断熱層３６とは隙間のない状態で密着一体化しており、均熱板への放熱が不十分となって部分的に異常発熱を起こすようなこともない。 万が一、線状ＰＴＣヒータが断線した場合でも、そこから漏電することはない。

本発明によるヒータユニット一体型式床暖房フロア材の一例を上から見た図。

本発明によるヒータユニット一体型式床暖房フロア材の断面を組み付け工程と共に示す図。

本発明によるヒータユニット一体型式床暖房フロア材で発熱源として用いられる線状ＰＴＣヒータを説明するための図。

線状ＰＴＣヒータを用いた面発熱体の一例を説明する斜視図。

本発明で用いられるヒータユニットをその製造工程と共に説明する図。

符号の説明

Ａ…正温度係数特性（ＰＴＣ特性）を備えた感熱発熱線、１ａ、１ｂ…線状電極、２…発熱体層、３…絶縁シース層、４…バリア層、１０…ヒータユニット一体型式床暖房フロア材、２０…木質フロア基材、２５…ヒータユニットを収容するための凹所、３０…ヒータユニット、３１…均熱板、３５…面発熱体、３６…断熱層、４０…型、４１…下型枠、４２…周囲型枠、４３…上型枠