JP2014507046A

JP2014507046A - 被加熱層を有するパネル

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Publication number: JP2014507046A
Application number: JP2013546088A
Authority: JP
Inventors: コーバー，ジェフリー・エフ; デシング，ジェームズ・イー; トメト，ジョン・ジェイ
Original assignee: ミルウォーキー・コンポジッツ・インコーポレーテッド
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: WO2012087294A1; BR112013016035B1; PL2900035T3; CN103355009B; KR20130093171A; EP2656685B1; EP2900035B1; KR101383666B1; AU2010365817B2; AU2010365817A1; RS54695B1; DK2656685T3; PT2656685E; JP5544049B2; CN103355009A; DK2900035T3; CA2822397C; CA2822397A1; PL2656685T3; MX2013007298A

Abstract

パネルは、支持フレームへの取り付けに適合されている外装面と、コンパートメントの境界を画定するように適合されている内装面と、を有している。パネルは、強化フェノール系材料のパネルフレーム内に封入されている芯部を含んでおり、芯部は、第１面及び第２面と周囲を有している。パネルフレームは、芯部の第１及び第２の面へ取り付けられている第１及び第２の外板を含んでいる。１つ又はそれ以上の閉止部が両外板の間に芯部の周囲を廻って配置されており、当該１つ又はそれ以上の閉止部は第１及び第２の外板へ取り付けられている。加熱要素は、パネルの内装面に隣接している。加熱要素は、２つの対向する電気バスの間に延在していて当該電気バス同士を電気的に連結している炭素繊維材料を含んでいる。加熱要素を横断して電圧を導入するために、加熱要素の電気バスそれぞれへ電気ワイヤが連結されている。
【選択図】図３

Description

[0001]本発明は、概括的には暖房パネルに関し、より厳密には、地下鉄車両、高速車両、鉄道車両、バス、ドクターカー、船舶、セミトレーラー、バンボディ「箱型」トラック、エレベーター籠、など、の様な輸送用の乗り物での使用に適した暖房パネルに関する。

米国特許第６，８２４，８５１号

パネルは、支持フレームへの取り付けに適合されている外装面と、コンパートメントの境界を画定するように適合されている内装面と、を有している。パネルは、強化フェノール系材料のパネルフレーム内に封入されている芯部を含んでおり、芯部は、第１面及び第２面と周囲を有している。パネルフレームは、芯部の第１及び第２の面へ取り付けられている第１及び第２の外板を含んでいる。１つ又はそれ以上の閉止部が両外板の間に芯部の周囲を廻って配置されており、当該１つ又はそれ以上の閉止部は第１及び第２の外板へ取り付けられている。加熱要素は、パネルの内装面に隣接している。加熱要素は、２つの対向する電気バスの間に延在していて当該電気バス同士を電気的に連結している炭素繊維材料を含んでいる。加熱要素を横断して電圧を導入するために、加熱要素の電気バスそれぞれへ電気ワイヤが連結されている。

[0002] １つの構築様式による暖房パネルの斜視図である。 [0003] 別の構築様式による暖房パネルの斜視図である。 [0004] 併せて構築されている図１と図２の暖房パネルの分解組立図である。 [0005] 図３示されている暖房パネルのうちの１パネルの閉鎖部に形成されている陥凹ポケットの詳細図である。 [0006] 併せて構築されている図１及び図２の暖房パネルの、加熱要素を示すために第１外板を取り払った状態の斜視図である。 [0007] 図１の６−６線を通る、図１の暖房パネルの電気端子ブロックの断面図である。 [0008] 図２の７−７線を通る、中空ワイヤ装着具の断面図である。 [0009] 電圧源へ連結されている図１及び図２の暖房パネルの加熱要素を示す回路図である。 [0010] 暖房パネル内の複数の直列接続された第１型式の炭素繊維加熱要素の配列を示す略パネル配置図である。 [0011] 暖房パネル内の複数の直列接続された第２型式の炭素繊維加熱要素の配列を示す略パネル配置図である。 [0012] 加熱要素が芯部を形成している暖房パネルの分解組立図である。 [0013] 菱織りを有する炭素繊維加熱要素の上から見た図である。 [0014] 炭素繊維フィルム加熱要素の斜視図である。 [0015] 複合パネルの第１外板の外装面へ結着された図１３の炭素繊維フィルム加熱要素の断面図である。

[0016]本発明の幾つかの実施形態を詳細に解説する前に、理解しておきたいこととして、本発明は、その適用が次に続く説明の中に述べられるか又は添付図面中に示されている構築の詳細事項及び構成要素の配列に限定されない。本発明は、他の実施形態の余地があり、また様々なやり方で実践又は実施できよう。

[0017]図１−図７は、暖房パネル５００Ａ、５００Ｂを示している。暖房パネル５００Ａ、５００Ｂは、複合パネルであり、米国特許第６，８２４，８５１号に開示されている方法又は同種の変型方式により構築されているものである。しかしながら、それぞれのパネル５００Ａ、５００Ｂは、以下に説明されている様に埋設された被加熱層を更に含んでいる。

[0018]図１及び図２を参照して、暖房パネル５００Ａと５００Ｂのそれぞれは、パネルの平面視区域の大部分に及んでいる加熱要素の対５０４Ａ、５０４Ｂをそれぞれ含んでいる。各加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂは、複数の炭素繊維ストランドを含んでいる織シート５０８Ａ、５０８Ｂの様な抵抗加熱要素を、２つの対向する電気バス（第１加熱要素５０４Ａの電気バス５１２Ａ、及び第２加熱要素５０４Ｂの電気バス５１２Ｂ、５１２Ｂ’）の間に延在させて含んでいてもよい。シート５０８Ａ、５０８Ｂを構成している炭素繊維ストランドの織り模様は、一組のストランドが電気バス５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｂ’に平行に走っていてもう一組のストランドが第１のストランドの組へ直交に織り込まれている標準的な「籠」織りとされているが、他の織り方も選択自由である。シート５０８Ａ、５０８Ｂは、生の炭素繊維材料（即ち、剛性炭素繊維パネルではなしに未構造化又は予備硬化段階のもの）で構築されているしなやかなシートとして提供されていてもよいし、或いは代わりに、シート５０８Ａ、５０８Ｂは、予備硬化処理の施された構造化炭素繊維として提供することもできる。

[0019]シート５０８Ａ、５０８Ｂは、各加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂにシート単位面積当たり質量に対応した特定の電気抵抗を提供する幾つもの異なった炭素繊維ストランド型式の何れの一型式で構築されていてもよい。織シート５０８Ａ、５０８Ｂの炭素繊維ストランドの寸法及び／又は型式は、複数の利用可能な寸法及び型式から単位面積当たり質量に基づき特定の設置について所望の電気抵抗を実現させるように選択されればよい。例えば、第１シート５０８Ａは、粗いストランドの炭素繊維から織られ、約２８０ｇ／ｍ^２乃至３２０ｇ／ｍ^２の単位面積当たり質量を有していてもよく、第２シート５０８Ｂは、細いストランドの炭素繊維から織られ、約１８０ｇ／ｍ^２乃至２２０ｇ／ｍ^２の単位面積当たり質量を有していてもよい。１つの構築様式では、第１シート５０８Ａは、約２９５ｇ／ｍ^２の単位面積当たり質量を有する粗いストランドの炭素繊維から織られており、第２シート５０８Ｂは、約１９２ｇ／ｍ^２の単位面積当たり質量を有する細いストランドの炭素繊維から織られている。とはいえ、他の単位面積当たり質量値を有する他の型式の織炭素繊維シートを使用して、加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂに特定の所望結果を実現させることもできよう。また、炭素繊維は、以下に或る程度詳細に説明されている各種織形態又は不織形態を含め、抵抗加熱要素を提供する代わりの形態で提供されていてもよい。

[0020]加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂの電気バス５１２Ａ、５１２Ｂそれぞれは、銅の様な電気伝導体のシート又はバー２枚の間に炭素繊維シートの縁を挟んで一体に締結して構築されていてもよい。電気バス５１２Ａ、５１２Ｂのそれぞれを構成しているシート又はバーは、機械的締結具を用いて（例えば、ねじ、リベット、など、により）連結されていてもよいし、或いは代わりに結着により（例えば、溶接、ろう付け、接着剤、など、により）連結されていてもよい。図１に示されている様に、第１暖房パネル５００Ａの加熱要素５０４Ａ同士は、各加熱要素５０４Ａの一方のバス５１２Ａをコネクタワイヤ５１６と連結することによって直列に電気連結されている。図２に示されている様に、第２暖房パネル５００Ｂの加熱要素５０４Ｂ同士は、一方の電気バス５１２Ｂ’を両方の加熱要素５０４Ｂのための共通の電気バスとして提供し、一方の電気バス５１２Ｂを加熱要素５０４Ｂ毎に他方の加熱要素５０４Ｂと共有させずに提供することによって、直列に電気連結されている。それぞれの暖房パネル５００Ａ、５００Ｂは、それぞれのパネル５００Ａ、５００Ｂ（及びその中の加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂ）を外部電圧源へ連結させることのできるワイヤ又は電気リードの対５２０Ａ、５２０Ｂを更に含んでいる。第１パネル５００Ａでは、２つのリード５２０Ａの各々は、２つの電気バス５１２Ａのうちのコネクタワイヤ５１６によって直接に連結されていない方の電気バス５１２Ａへ連結されている。第２パネル５００Ｂでは、２つのリード５０２Ｂの各々は、各加熱要素５０４Ｂの固有（非共有）の電気バス５１２Ｂへ連結されている。所望される（例えば、特定の熱出力獲得に向け特定の正味電気抵抗を実現したい、又は１つの加熱要素の作動を別の加熱要素失陥時に温存したい）場合には、第１パネル５００Ａの２つの加熱要素５０４Ａ又は第２パネル５００Ｂの２つの加熱要素５０４Ｂは、代わりに、直列ではなしに並列に連結されていてもよい。同様に留意されたいこととして、暖房パネル５００Ａ、５００Ｂは何れも、パネル５００Ａ、５００Ｂの所定部分に及ぶように単一の加熱要素が提供されていてもよいし又は２つより多い加熱要素が提供されていてもよく、当該所定部分は特定の設置に依存してパネルの大部分であることもあればそうでないこともあろう。

[0021]図１及び図２の暖房パネル５００Ａ、５００Ｂを区別する別の特徴は、第１加熱要素５０４Ａの電気バス５１２Ａは矩形の炭素繊維シート５０８Ａの短辺に沿って配設されているのに対し、第２加熱要素５０４Ｂの電気バス５１２Ｂ、５１２Ｂ’は矩形の炭素繊維シート５０８Ｂの長辺に沿って配設されていることである。このことは、炭素繊維ストランド寸法／織り方の変型とは独立に、加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂの電気抵抗（及び所与の印加電圧についての熱出力）を炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂの面積を修正すること無しに変えるもう１つのやり方を示すものであり、というのも、電気抵抗は長さに比例し断面積に反比例して変化するからである。これにより、単一の寸法（平面視面積）の加熱要素に特定の設置にとっての必要に応じた様々な加熱出力を提供させるようにするか、又は代わりに、単一寸法の加熱要素を異なった電圧源へ連結しながら同様量又は同量の熱を出力させるようにすることで、或る程度のモジュール化が可能になる。また、これにより、マルチパネル床の構築様式、例えば複数の暖房パネルが一体に連結される及び／又は共通の電圧源へ連結される構築様式での、設計の融通性が促進される。

[0022]図３−図５を参照して、パネル５００Ａ、５００Ｂの構築様式を更に詳細に説明する。必須というわけではないが、少なくとも図３及び図５に示されている様に、図１及び図２のパネル５００Ａ、５００Ｂは併せて構築されていてもよい。パネル５００Ａ、５００Ｂを分離することが所望される場合には、パネル５００Ａ、５００Ｂが硬化した後に線５２４に沿って切れ目が入れられてもよい。それぞれのパネル５００Ａ、５００Ｂは、圧縮に強い低密度材料（例えば、発泡体、バルサ材、ベニヤ板、強化材料、又はそれらの何らかの組合せ）で構築されている軽量芯部５２８Ａ、５２８Ｂを含んでいる。１つの構築様式では、芯部５２８Ａ、５２８Ｂは、米国特許第６，８２４，８５１号に開示されている通りに、複数の発泡体条片５３０と予備硬化フェノール樹脂のリブ５３２とを交互に配置して含むように構築されている、予備硬化処理の施された強化芯部である。それぞれの芯部５２８Ａ、５２８Ｂに隣接して又はその周りに複数の閉止部５３６が配置されており、各パネル５００Ａ、５００Ｂの周囲を画定している。閉止部５３６の幾つかは、芯部５２８Ａ、５２８Ｂそれぞれへ、当該芯部の周囲を直接取り囲むように連結されている。しかしながら、図３及び図５に示されている様に、パネル５００Ａ、５００Ｂそれぞれは、随意的に、複数の芯部５２８Ａ、５２８Ｂを含むように区切られていてもよく、そうすると、閉止部５３６の幾つかはパネル５００Ａ、５００Ｂの周囲を画定しない「内部」閉止部５３６を画定することになる。閉止部５３６は、米国特許第６，８２４，８５１号に開示されている機械加工できる強化フェノール系材料のブロックの様な、芯部５２８Ａ、５２８Ｂよりも高密度の材料から構築することができる。芯部５２８Ａ、５２８Ｂの様に、閉止部５３６は、芯部５２８Ａ、５２８Ｂ及び閉止部５３６を間に挟む一対の外板５４０、５４２の硬化に先立って、予備硬化処理が施される。

[0023]芯部５２８Ａ、５２８Ｂ及び閉止部５３６は、第１外板５４０と第２外板５４２の間に挟まれている。２つのパネル５００Ａ、５００Ｂが図示の様に併せて構築されている場合、外板５４０、５４２は、両方のパネル５００Ａ、５００Ｂにとって（出来上がったパネル５００Ａ、５００Ｂが最終的に切り離されるまでは）共通である。第１外板５４０は、芯部５２８Ａ、５２８Ｂに向いている面５４４と、芯部５２８Ａ、５２８Ｂから見て外方に向いていてパネル５００Ａ、５００Ｂの一方の面即ち内装面を画定している反対側の面５４５と、を含んでいる。第２外板５４２は、芯部５２８Ａ、５２８Ｂに向いている面５４８と、芯部５２８Ａ、５２８Ｂから見て外方に向いていてパネル５００Ａ、５００Ｂの第２の面即ち外装面を画定している反対側の面５４９と、を含んでいる。第１及び第２の外板５４０、５４２の芯部に向いた面５４４、５４８は、芯部５２８Ａ、５２８Ｂ及び閉止部５３６と結着されており、周辺閉止部５３６がパネル５００Ａ、５００ｂの内部及び芯部５２８Ａ、５２８Ｂの中への水の様な異物の侵入を阻止する、シールされたパネル境界を形成している。第１外板５４０の外向面５４５は、コンパートメントの内装境界（例えば、列車、バス、エレベーター、など、の様な乗り物の床）を画定するためのパネル５００Ａ、５００Ｂの内装面を画定するものであり、第２外板５４２の外向面５４９は、コンパートメントを画定する又は取り囲む支持構造又はフレームに上張りするためのパネル５００Ａ、５００Ｂの外装面を画定するものである。外板５４０、５４２は、幾つかの構築様式では、強化フェノール樹脂（例えば、繊維ガラス強化フェノール樹脂）で構築されていてもよい。

[0024]図４に分かり易く示されている様に、閉止部５３６の幾つかは、加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂ及び関連のワイヤの部分を受け入れるための１つ又はそれ以上の陥凹ポケット５５２、５５４、５５６を含んでいてもよい。例えば、陥凹ポケット５５２の第１のセットが、電気バス５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｂ’のそれぞれを受け入れるように一部の特定の閉止部５３６に形成されていてもよい。陥凹ポケット５５２のそれぞれは、相手の電気バス５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｂ’それぞれの平面視形状／面積及び深さに対応する平面視形状／面積及び深さを有している。こうすることで、電気バス５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｂ’は、非暖房パネルと比べてパネル５００Ａ、５００Ｂの全体としての厚さを実質的に少しも増加させない。よって、製造業者用の工作機械器具設備を特殊化する必要もないし、末端使用者にとっては非暖房パネルと暖房パネルの間で交換が行い易くなる。例えば、暖房パネル５００Ａ、５００Ｂは、全体としての厚さが、特定の業界での非暖房床パネルの様な従来型パネルの標準的な全体厚さに等しい約１９ミリメートル（０．７５インチ）であってもよい。炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂは、電気バス５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｂ’の厚さよりも有意に小さい厚さを有していてもよく、その結果、炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂは、パネル全体の厚さの実質的増加又は逸脱が回避されるように陥入させる必要がなくなる。例えば、炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂは、約０．２５４ミリメートル（０．０１０インチ）乃至約０．３８１ミリメートル（０．０１５インチ）の厚さを有していてもよい。炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂが、緩和手段を保証するだけの裕に十分な厚さを有しているなら、炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂは、専ら芯部５２８Ａ、５２８Ｂの上だけに配置させてもよく、そうすれば閉止部５３６に比べ厚さが薄くなる。芯部５２８Ａ、５２８Ｂと閉止部５３６の間の厚さの差は、炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂの厚さにほぼ等しいものであってもよく、そうすれば、第１外板５４０の芯部に向いた面５４４のための実質的に均一平坦な受け入れ面が作り出される。

[0025]電気バス５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｂ’のための陥凹ポケット５５２に加え、一部の特定の閉止部５３６には、更に、加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂへ連結されているコネクタワイヤ５１６及びリード５２０Ａ、５２０Ｂの様な電気ワイヤを受け入れるために陥凹ポケット又はチャネル５５４が形成されている。電気バス５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｂ’用の陥凹ポケット５５２と同様に、陥凹ポケット又はチャネル５５４は、各種電気ワイヤ５１６、５２０Ａ、５２０Ｂによるパネル全体の厚さの増加又は逸脱を防いでいる。

[0026]特に図４−図６を参照して、一部の特定の閉止部５３６にはまた別の陥凹ポケット５５６が設けられている。陥凹ポケット５５６は、電気伝導性の端子ブロック５６０を受け入れるように構成されている。端子ブロック５６０は、図示の構築様式では、第１加熱要素５０４Ａの各リード５２０Ａの端に設けられており、幾つかの構築様式では、中実銅片で構築されていてもよい。端子ブロック５６０は、パネル全体の厚さの増加又は逸脱を防ぐように陥凹ポケット５５６の中へ完全に陥入されている。図６に示されている様に、加熱要素５０４Ａを電圧源と連結するための手段を提供するために、端子ポスト５６４（例えば、図示の構築様式ではねじ）がそれぞれの端子ブロック５６０と係合されていてもよい。図示の構築様式では、それぞれの端子ポスト５６４は、各端子ブロック５６０に設けられている穿孔されタップの立てられた孔の中へねじ込まれており、端子ポスト６７４は、第２外板４５２の開口５６６を通って延長しパネル５００Ａから外へ突き出るように構成されている。端子ブロック５６０は、閉止部５３６と同等の厚さを有するものとして示されているが、端子ブロック５６０は縮小された厚さ（例えば、閉止部５３６の厚さの約半分又は４分の１）を有していてもよく、その様な構築様式では、端子ブロック５６０は、第２外板４５２に隣接に配置されて追加の閉止ブロックをその上に配置させていてもよいし、又は単純に陥凹ポケット５５６にその様な端子ブロック５６０の厚さに実質的に等しいより小さい深さが提供されていてもよい。開口５６６は、パネル５００Ａが硬化した後に穿孔されてもよい。パネル５００Ａには、代わりに、加熱要素５０４Ａを外部電圧源と連結する何れの所望の型式のコネクタ又はプラグを設けることもできる。示されてはいないが、第２パネル５００Ｂは同様の配設を有していてもよい。

[0027]図７は、加熱要素５０４Ｂの外部電圧源への電気接続を可能にするための或る代わりの手段を示している。図７の構築様式では、電気リード５２０Ｂには、パネル５００Ｂから外へ向かって延びるのに十分な長さが提供されている。リード５２０Ｂのパネル５００Ｂから外へ向けての通過を容易にするため、第２外板５４２の外向面５４９の、電気リード５２０Ｂが第２外板５４２を通過している場所５７２に、中空の装着具５７０が連結されている。それぞれの電気リード５２０Ｂが第２外板５４２を通過している場所５７２は、電気バス５１２Ｂ、５１２Ｂ’を受け入れている陥凹ポケット５５２内に直接形成されている陥凹ワイヤチャネル５５４の１つと連通していてもよい。図示の構築様式では、中空装着具５７０は、９０度の「Ｌ字型」装着具であり、当該装着具は第２外板５４２へ接着剤で連結することができるが、機械的締結具の様な他の適した取り付け手段が利用されてもよい。例示されている構築様式では、中空装着具５７０は、第２外板５４２の面５４９によって提供されているパネル５００Ａの外装面へ直接連結するために設けられているフランジ５７４を含んでいる。示されてはいないが、第１パネル５００Ａは類似の配設を有していてもよい。

[0028]図６及び図７の断面図に示されている諸層は必ずしも縮尺が合わされているわけではなく、１つの実施可能な積層スキームを表しているに過ぎないことに留意されたい。例えば、炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂのそれぞれは芯部５２８Ａ、５２８Ｂと第１外板５４０の間の個別の実質空間を占めているものとして示されている。ところが、炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂは、実際には、第１外板５４０より実質的に薄いかもしれない。また、炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂは、芯部５２８Ａ、５２８Ｂと第１外板５４０の芯部に向いている面５４４の間に配置されているのではなく、炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂを液体樹脂（例えば、繊維ガラス強化フェノール樹脂）で湿潤し、それを後に硬化させて炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂが中に封入された固体樹脂の外板５４０を形成させることによって、炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂは、第１外板５４０の２つの面５４４と５４５の間に横たわるように第１外板５４０内に埋設されていてもよい。その様な構築様式、製造方法は、第１の液体フェノール樹脂層を芯部５２８Ａ、５２８Ｂの外板５４０を受け入れることになる面の上へ塗布する段階と、加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂの炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂを第１の液体フェノール樹脂層の中へ設置する段階と、次いで第２の液体フェノール層を炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂの上へ塗布する段階と、を含んでいよう。１つ又はそれ以上の強化層（例えば繊維ガラスマット）を、更に、炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂの上と下に設け、液体フェノール樹脂を含浸させてもよい。液体フェノール樹脂を（例えば、熱又は圧力により）硬化させると、炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂが外板５４０の面５４４と５４５の間に収容された一体型外板５４０が形成される。第１及び第２の外板５４０、５４２の液体フェノール樹脂は、更に、様々な層が固体複合パネル構造へ一体化されるように、硬化プロセス中に芯部５２８Ａ、５２８Ｂのフェノール系のリブ５３２との強い結着を形成する。加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂを配置させるのに代わりの構築様式も採用できる。例えば、加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂ（とりわけ炭素繊維シート５０８Ａ、５０８Ｂ）は、第１外板５４０の面５４５の様なパネル５００Ａ、５００Ｂの外向面側に設けられることさえ可能であり、その場合は第１外板５４０へその硬化後に適用されることになろう。第１外板５４０の上であろうと、下であろうと、又は内部であろうと、そしてまた外板５４０の硬化前に適用されようと、硬化後に適用されようと、加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂの具体的な配置についての以上の例はどれもみな、パネル５００Ａ、５００Ｂの内装側への潤沢な加熱を促進するべく加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂをパネル５００Ａ、５００Ｂの内装面５４５に隣接して配置するものであると考えられる。

[0029]パネル５００Ａ、５００Ｂそれぞれの加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂを示す電気回路図が図８に示されている。便宜上図８には、パネル５００Ａ、５００Ｂが一体に示されているが、それらは、上述の様に別々の取り付けを許容するように線５２４に沿って互いから分離されてもよい。第１パネル５００Ａの加熱要素５０４Ａは、それぞれ、模式的に抵抗Ｒ１として示されており、第２パネル５００Ｂの加熱要素５０４Ｂは、それぞれ、模式的に抵抗Ｒ２として示されている。第１電圧Ｖを有する同様の電圧源が、加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂのそれぞれのセットへ印加されるものとして示されている。各第１加熱要素５０４Ａの抵抗Ｒ１と各第２加熱要素５０４Ｂの抵抗Ｒ２は実質的に等価であり、従って実質的に等価電流が加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂの各セットを通って流れ、実質的に等価の加熱がパネル５００Ａ、５００Ｂのそれぞれに提供されることであろう。しかしながら、幾つかの構築様式では、何れも抵抗と電流の両方ひいては熱出力に変化を引き起こし得る要因とされるシート５０８Ａ、５０８Ｂの材料の型式とシート５０８Ａ、５０８Ｂの各自の電気バス間の物理的配列のうち少なくとも一方を要因として、抵抗Ｒ１、Ｒ２は異なっている。

[0030]図面に示されている様に、加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂは、パネルの大部分ではあるが全体面積よりも小さい面積に及んでいる。しかしながら、実際上は、特定のパネルについて必要な熱密度及び被加熱面積に対して、何れの所望の構築様式を実現させることもできるものと認識されたい。例えば、幾つかのパネルは、例えば暖房旅客コンパートメントを画定するのに一部の指定された部分だけを使用させており、ひいては加熱がそれら特定の場所だけに提供されるようにしている。他の構築様式では、加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂの寸法は、（単数又は複数の）パネル５００Ａ、５００Ｂの全体面積に実質的に等しくなっている。更なる構築様式では、加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂがパネル全体の面積に及んでいないにもかかわらず、第１外板５４０は、内装面５４５に実質的に均一な上昇温度を実現させている。

[0031]図９及び図１０は、それぞれ２つより多い加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂを利用しているパネル６００Ａ、６００Ｂの配置図を概略的に示している。図９は、略「Ｔ字」形状をしたパネル６００Ａであって、３つの加熱要素５０４Ａがパネル６００Ａの面積の大部分に及ぶように設けられているパネルを示している。パネル６００Ａは、上述の基本的構築様式を有している。図１のパネル５００Ａの場合同様、加熱要素５０４Ａは矩形の炭素繊維シート５０８Ａの各短尺辺を横断して設けられている電気バス５１２Ａを含んでいる。３つの加熱要素５０４Ａは、隣接する電気バス５１２Ａ間の接続ワイヤ５１６を介して直列に連結されている。図１０のパネル６００Ｂは、加熱要素５０４Ｂの構造及び接続を除き、図９のパネル６００Ａと実質的に同一である。図２のパネル５００Ｂの場合同様に、加熱要素５０４Ｂは、矩形の炭素繊維シート５０８Ｂの各長尺辺を横断して設けられている電気バス５１２Ｂを含んでいる。３つの加熱要素５０４Ｂは、隣接する電気バス５１２Ｂ同士の間の接続ワイヤ５１６を介して直列に連結されている。それぞれのパネル６００Ａ、６００Ｂの中央の加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂは、パネル６００Ａ、６００Ｂそれぞれの残り２つの加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂから９０度オフセットされた回転向きを有している。

[0032]図９及び図１０の線の太さの違いによって示されている様に、第１パネル６００Ａの炭素繊維シート５０８Ａは、第２パネル６００Ｂのシート５０８Ｂより粗い即ち重い炭素繊維から形成されている。従って、第１シート５０８Ａの炭素繊維は、実質的により小さい電気抵抗を有している。しかしながら、第２加熱要素５０４Ｂそれぞれの２つの電気バス５１２Ｂ同士は、第１加熱要素５０４Ａそれぞれの電気バス５１２Ａ同士よりも、より近接に寄せて設置されているので、第２パネル６００Ｂの各加熱要素５０４Ｂの正味抵抗は、第１パネル６００Ａの各加熱要素５０４Ａの正味抵抗と実質的に等価となろう。例示されている加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂより低い抵抗を有する加熱要素を作るには、シート５０８Ａの様な粗い炭素繊維を図１０に示されているバス構築様式と共に用いればよいであろう。例示されている加熱要素５０４Ａ、５０４Ｂより高い抵抗を有する加熱要素を作るには、シート５０８Ｂの様な細い炭素繊維を図９に示されているバス構築様式と共に用いればよいであろう。１つ又はそれ以上の暖房パネルを構築及び配設するためのオプションには、更に、説明されている加熱要素の何れかの加熱要素を１つ又はそれ以上、単一パネル内に設けること、又は多数の電気的に接続されているパネル内に設けること、及び様々な加熱要素及び様々なパネルを並列又は直列に１つ又は複数の電圧源と接続すること、が含まれよう。

[0033]図１１は、更に別の暖房パネル７００を示している。パネルは、第１外板７４０、第２外板７４２、及び複数の閉止部７３６、を含んでおり、それらはどれも、上述のパネル５００Ａ、５００Ｂの対応する各特徴と実質的に同様である。パネル７００は、上述の加熱要素５０４Ｂと同様の加熱要素７０４を含んでいるが、加熱要素７０４の変型が当然ながら企図される。例示されている構築様式では、加熱要素７０４は、２つの対向する電気バス７１２の間に延在する織られた炭素繊維ストランドのシート７０８を含んでおり、電気バスそれぞれは、電圧源（図示せず）への接続のために電気リード７２０をそこから延長させている。パネル５００Ａ、５００Ｂの電気バス５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｂ’に関して説明されている様に、電気バス７１２は、炭素繊維シート７０８の厚さより実質的に大きい厚さを有している。電気バス７１２を受け入れるための陥凹ポケットを設けるのではなく、パネル７００には従来の芯部を一切設けず、補助的な強化層７８７（例えば繊維ガラスマット）が炭素繊維シート７０８の上と下に設置され、但し電気バス７１２の上には設置されないようにして、第１及び第２の外板７４０、７４２の面７４４、７４８に対して面一の面を提供している。図１１の構築様式では、外板外表面７４５と７４９の間のパネル７００全体の厚さは、パネル５００Ａ、５００Ｂの厚さよりも実質的に薄くなろう（例えば、約１９ミリメートル（０．７５インチ）に比べ約６．３５ミリメートル（０．２５インチ）。パネル７００は、従来の芯部に関しては「芯部無し」と見なされるかもしれないが、加熱要素７０４と補助的な強化層７８７がパネル芯部を提供していると考えることができよう。上述の閉止部５３６の場合同様、パネル７００の閉止部７３６は、電気リード７２０用の陥凹チャネル７５４及び／又は電気端子ブロック（図示せず）用の陥凹ポケット７５６を含むことができる。

[0034]図１２は、上述の加熱層５０４Ａ、５０４Ｂ、７０４とは代わりの構築様式を有する加熱要素８０４を示している。電気バスに平行な一組のストランドと電気バスに垂直なもう一組のストランドを有する９０度の籠織りとは対照的に、図１２の加熱要素８０４のシート８０８には、炭素繊維ストランドどれもを電気バス８１２に対して実質的に４５度の角度に走らせた菱織りが設けられている。以上に論じられている他の加熱要素の場合同様、加熱要素８０４は、外部電圧源への接続を容易にするよう各電気バス８１２から延びる電気リード８２０を含んでいる。図１２は、１つの実施可能な構築様式を示しているが、他の型式の菱模様又は菱以外の模様が使用されてもよいものと理解されたい。

[0035]図１３は、暖房パネル９００（図１４）を構築する場合に使用するための更に別の型式の加熱要素９０４を示している。加熱要素９０４は、織地様のシートではなしに抵抗性炭素繊維膜又はフィルム９０８を含んでいる。炭素繊維フィルム９０８は、銅製電気バス９１２を一体化させた薄くて閉じられた繊維強化ＰＥＴフィルムの様な複合フィルムとされている。炭素繊維フィルム９０８は、約０．５ｍｍよりも小さい厚さを有していてもよい。フィルム９０８には、更に、複数の開口又は打ち抜き孔９１３が設けられていてもよい。図１３のフィルム９０８は上述のものと同様のやり方で複合パネルへ組み入れることができるが、図１４は、暖房複合パネル９００を構築するための１つのとりわけ独特な手段を示している。

[0036]上述の他のパネルと同様、パネル９００は、第１及び第２の外板９４０、９４２とそれらの間の芯部９２８（例えば、発泡体条片９３０と予備硬化フェノールリブ９３２から成る）を含んでいる。また一方で、図１４は、加熱要素９０４が、第１外板９４０の芯部に向いている面９４４とは反対側の面９４５に配置されていてもよいことを示している。幾つかの構築様式では、加熱要素９０４は、第１外板９４０の面９４５へ接着剤９５１で結着されていてもよい。その結果、加熱要素９０４は、全体として見たパネル９００の外向面を形成している。第１外板９４０の加熱要素９０４を受け入れる面９４５は、コンパートメントの内装境界を定義するのに用いられるパネル９００の内装面ということになろう。加熱要素９０４を覆い、当該加熱要素への歩行者交通又は他の手段によって起こり得る損傷を防ぐために、床用マット９９９の様な追加の覆いがパネル９００の上から設置されていてもよい。

[0037]以上に簡単に述べられている様に、列車、バス、エレベーター、など、の様な乗り物の床構造を画定する場合に、ここに説明されている何れかの構築様式による暖房複合パネルを複数個使用することができる。複数の暖房パネルの全てに又は暖房パネルの指定された群内に提供されている加熱要素は、並列又は直列に、共通の電圧源と一体に連結されていてもよい。それぞれの暖房パネル又は暖房パネルの群は、更に、実質的に等価の電圧、異なった電圧、又は調節可能な電圧、を提供していてもよいとされる固有の電圧源と連結されていてもよい。

[0038]本発明の様々な特徴及び利点は付随の特許請求の範囲の中に述べられている。

５００Ａ、５００Ｂ暖房パネル
５０４Ａ、５０４Ｂ加熱要素
５０８Ａ、５０８Ｂ織シート（抵抗加熱要素）
５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｂ’ 電気バス
５１６コネクタワイヤ
５２０Ａ、５２０Ｂワイヤ又は電気リード
５２４パネル
５２８Ａ、５２８Ｂ芯部
５３２フェノール樹脂のリブ
５３０発泡体条片
５３６閉止部
５４０第１外板
５４２第２外板
５４４第１外板の芯部に向いた面
５４５第１外板の外方を向いた面、パネルの内装面
５４８第２外板の芯部に向いた面
５４９第２外板の外方を向いた面、パネルの外装面
５５２、５５４、５５６陥凹ポケット
５６０端子ブロック
５６４端子ポスト
５６６開口
５７０中空装着具
５７２外板の電気リード通過場所
５７４フランジ
６００Ａ、６００Ｂ暖房パネル
７００暖房パネル
７０４加熱要素
７０８シート
７１２電気バス
７２０電気リード
７３６閉止部
７４０第１外板
７４２第２外板
７４４、７４５第１外板の面
７４８、７４９第２外板の面
７５４陥凹チャネル
７５６陥凹ポケット
７８７補助的な強化層
８０４加熱要素
８０８シート
８１２電気バス
８２０電気リード
９００暖房パネル
９０４加熱要素
９０８抵抗性炭素繊維膜又はフィルム
９１２電気バス
９１３打ち抜き孔
９２８芯部
９３０発泡体条片
９３２予備硬化フェノールリブ
９４０第１外板
９４２第２外板
９４４、９４５第１外板の面
９５１接着剤
９９９床用マット
Ｒ抵抗
Ｖ電圧

Claims

支持フレームへの取り付けに適合されている外装面と、コンパートメントの境界を画定するように適合されている内装面と、を有しているパネルにおいて、
強化フェノール系材料のパネルフレーム内に封入されている芯部であって、前記芯部は、第１面及び第２面と周囲を有しており、前記パネルフレームは、当該芯部の前記第１及び前記第２の面へ取り付けられている第１及び第２の外板を含んでいる、芯部と、
前記両外板の間に前記芯部の周囲を廻って配置されている１つ又はそれ以上の閉止部であって、前記第１及び第２の外板へ取り付けられている閉止部と、
前記パネルの前記内装面に隣接する加熱要素であって、２つの対向する電気バスの間に延在していて前記電気バス同士を電気的に連結している炭素繊維材料を含んでいる加熱要素と、
前記加熱要素を横断して電圧を導入するために、当該加熱要素の前記電気バスのそれぞれへ連結されている電気ワイヤと、を備えているパネル。
前記炭素繊維材料は、一体に菱模様に織られた複数の炭素繊維ストランドを含んでいる、請求項１に記載のパネル。
前記電気バスの各々は、前記炭素繊維材料それぞれの対応する端を間に挟んでいる一対の銅板を含んでいる、請求項１に記載のパネル。
前記加熱要素は、前記パネルの前記第１外板の中へ埋設され、前記強化フェノール系材料によって当該第１外板へ一体的に接合されている、請求項１に記載のパネル。
前記電気バスは、前記炭素繊維材料の厚さより大きい厚さを有しており、前記電気バスは、前記１つ又はそれ以上の閉止部の陥凹ポケットに受け入れられている、請求項１に記載のパネル。
前記電気ワイヤは、前記１つ又はそれ以上の閉止部の陥凹ポケットの中に配置されている、請求項５に記載のパネル。
前記陥凹ポケットを有する前記１つ又はそれ以上の閉止部は、機械加工可能なフェノール系のブロックである、請求項６に記載のパネル。
前記電気ワイヤのそれぞれは、対応する電気伝導性端子ブロックで終端しており、前記端子ブロックのそれぞれは前記１つ又はそれ以上の閉止部の対応する陥凹ポケットに受け入れられており、端子ポストが、前記端子ブロックのそれぞれに配置されていて、前記加熱要素を電圧源へ接続するため前記パネルから外へ延びている、請求項１に記載のパネル。
前記陥凹ポケットを有する前記１つ又はそれ以上の閉止部は、機械加工可能なフェノール系のブロックである、請求項８に記載のパネル。
前記パネルは、当該パネルの前記外装面へ連結されている中空装着具の対を更に備えており、前記中空装着具のそれぞれは、対応する各々の前記電気ワイヤを通過させ電圧ソースへの接続のために前記外装面から離して延長させる導管を提供している、請求項１に記載のパネル。
前記加熱要素は第１加熱要素であり、前記パネルは、前記第１加熱要素へ直列に連結されている少なくとも１つの追加の加熱要素を更に備えている、請求項１に記載のパネル。
前記第１加熱要素と前記少なくとも１つの追加の加熱要素は、実質的に等価の表面積を有していて、前記パネル内に複数の均一被加熱区域を提供している、請求項１１に記載のパネル。
前記第１加熱要素と前記少なくとも１つの追加の加熱要素のそれぞれは、長尺辺と短尺辺を有しており、前記電気バスは前記長尺辺を横断して設けられている、請求項１２に記載のパネル。
前記第１加熱要素と前記少なくとも１つの追加の加熱要素のそれぞれは、長尺辺と短尺辺を有しており、前記電気バスは前記短尺辺を横断して設けられている、請求項１２に記載のパネル。
暖房複合パネルを製造する方法において、
芯部を提供する段階と、
前記芯部の密度よりも大きい密度を有していて複数の陥凹ポケットを含んでいる閉止部を、当該芯部を取り囲み前記パネルの周囲を画定するように前記芯部の周りに配置する段階と、
２つの対向する電気バスの間に延在する炭素繊維シートを含んでいる加熱要素を提供する段階と、
前記加熱要素を前記芯部の上へ、前記電気バスが前記複数の陥凹ポケットのうちの少なくとも１つに受け入れられ前記炭素繊維シートが前記芯部の少なくとも一部分を覆って延在するようにして、設置する段階と、
前記芯部と前記閉止部を第１の強化フェノール系の外板と第２の強化フェノール系の外板の間に挟んで当該芯部を封入し前記炭素繊維加熱要素を前記パネル内に埋設する段階と、を備えている方法。
前記炭素繊維加熱要素を少なくとも１つの液体フェノール樹脂層中に含浸し、当該炭素繊維加熱要素の上から強化層を設置し、当該強化層に少なくとも１つの追加の液体フェノール樹脂層を含浸させ、前記液体フェノール樹脂層全てを合体的に硬化させて、前記炭素繊維加熱要素が中に埋め込まれた前記第１の強化フェノール系の外板を形成する、ことによって前記炭素繊維加熱要素を前記第１の強化フェノール系の外板内に埋設する段階、を更に備えている、請求項１５に記載の方法。
前記閉止部をフェノール系のブロックとして提供する段階と、前記フェノール系のブロックの中へ前記少なくとも１つの陥凹ポケットを機械加工する段階と、を更に備えている、請求項１５に記載の方法。
前記加熱要素を電圧源へ連結するための、前記電気バスへ連結されている電気ワイヤの対を提供する段階と、前記対になった電気ワイヤのそれぞれを前記複数の陥凹ポケットの各々の中へ設置する段階と、を更に備えている、請求項１５に記載の方法。
前記閉止部をフェノール系のブロックとして提供する段階と、前記フェノール系のブロックの中へ前記少なくとも１つの陥凹ポケットを機械加工する段階と、を更に備えている、請求項１８に記載の方法。
前記対になったワイヤのそれぞれを電気伝導性端子ブロックへ連結する段階と、前記電気伝導性端子ブロックのそれぞれを前記複数の陥凹ポケットの各々の中へ設置する段階と、を更に備えている、請求項１８に記載の方法。
端子ポストを前記電気伝導性端子ブロックのそれぞれへ、前記端子ポストが前記炭素繊維加熱要素を前記電圧源へ連結するために前記パネルから外へ突き出るようにして、連結する段階を、更に備えている、請求項２０に記載の方法。
前記加熱要素は第１加熱要素であり、前記方法は、第２の同様の加熱要素を提供する段階と、前記第１加熱要素と前記第２加熱要素を非重合式に前記芯部の上から配置する段階と、を更に備えている、請求項１５に記載の方法。
前記第１加熱要素と前記第２加熱要素を直列に電気連結する段階を更に備えている、請求項２２に記載の方法。