CN104335678B - 辐射加热器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种辐射加热器装置。辐射加热器装置(1)具有多个放热部(3)和多个发热部(4)。在相邻的两个放热部(3)之间设有低导热部(6)。低导热部(6)主要由形成基板部(2)的树脂材料提供。低导热部(6)通过包围放热部(3)的整周而使多个放热部(3)相互热分离。当物体接触装置(1)的表面时,物体的正下方的特定的放热部(3)的热量向物体放热。此外,从特定的放热部(3)的周围向特定的放热部(3)的传热被低导热部(6)抑制。

Description

辐射加热器装置
本申请基于在2012年5月23日申请的日本专利申请2012-117899号、在2012年10月17日申请的日本专利申请2012-230103号、以及在2012年10月17日申请的日本专利申请2012-230105号,参考上述申请的公开内容而将其援引于本申请中。
技术领域
本发明涉及通过辐射而使对象变暖的辐射加热器装置。
背景技术
专利文献1公开了一种辐射加热器装置。该装置以在车辆的室内与乘客对置的方式设置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-56531号公报
发明概要
为了辅助车辆用供暖装置,该装置作为给予乘客温热感的装置是有效的。然而,辐射加热器装置谋求进一步的改进。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种能够抑制与物体接触的部分的温度的辐射加热器装置。
本发明的另一目的在于,提供一种能够避免与物体接触的部分的温度在长期间内维持高温的辐射加热器装置。
本发明为了实现上述目的而采用以下的技术手段。
所公开的发明之一的特征在于,辐射加热器装置具有:多个放热部,其能够利用通过通电而供给的热量来放射辐射热,且在面上分散配置;以及低导热部,其以包围多个放热部中的各个放热部的方式设置,且具有比包含放热部在内的截面中的导热率低的导热率。
根据该结构,多个放热部分散配置。并且,多个放热部各自由低导热部围起。低导热部具有比包含放热部在内的截面中的导热率低的导热率。因而,从一个或者一组放热部的周围向该一个或者一组放热部的传热得以抑制。当物体与辐射加热器装置的表面接触时,物体所接触的部分的放热部迅速放热,物体接触的部分的温度降低。此外,利用低导热部抑制来自周围的热量的流入。因此,物体所接触的部分的温度得以抑制。
所公开的发明之一的特征在于,辐射加热器装置具有:多个放热部,其能够利用通过通电而供给的热量来放射辐射热,且在面上分散配置;低导热部,其以包围多个放热部中的各个放热部的方式设置,且具有比包含放热部在内的截面中的导热率低的导热率;以及发热部,其与放热部热连接,且通过通电而进行发热,发热部的至少一部分配置在多个放热部的厚度所规定出的薄层之中。
根据该结构,发热部配置在多个放热部的厚度所规定出的薄层之中。因而,即便采用放热部与发热部这两者,也能够提供薄的辐射加热器装置。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的辐射加热器装置的框图。
图2是第一实施方式所涉及的辐射加热器装置的俯视图。
图3是第一实施方式所涉及的辐射加热器装置的剖视图。
图4是表示第一实施方式所涉及的辐射加热器装置的传热路径的说明图。
图5是第一实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图6是第一实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图7是本发明的第二实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图8是第二实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图9是本发明的第三实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图10是第三实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图11是本发明的第四实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图12是第四实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图13是本发明的第五实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图14是第五实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图15是本发明的第六实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图16是第六实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图17是本发明的第七实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图18是第七实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图19是本发明的第八实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图20是第八实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图21是本发明的第九实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图22是第九实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图23是本发明的第十实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图24是第十实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图25是本发明的第十一实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图26是第十一实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图27是本发明的第十二实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图28是第十二实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图29是本发明的第十三实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图30是第十三实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图31是本发明的第十四实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图32是第十四实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图33是本发明的第十五实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图34是第十五实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图35是本发明的第十六实施方式所涉及的辐射加热器装置的俯视图。
图36是第十六实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图37是第十六实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图38是第十六实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部分解立体图。
图39是本发明的第十七实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图40是本发明的第十八实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图41是表示发热部长度CL与表面温度Tsf之间的关系的曲线图。
图42是本发明的第十九实施方式所涉及的辐射加热器装置的俯视图。
图43是第十九实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图44是本发明的第二十实施方式所涉及的辐射加热器装置的俯视图。
图45是表示人的手指的尺寸的立体图。
图46是表示人的手指的尺寸的立体图。
图47是表示辐射加热器装置中的传热模型的局部剖视图。
图48是表示辐射加热器装置中的传热模型的局部剖视图。
图49是本发明的第二十一实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图50是第二十一实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图51是本发明的第二十二实施方式所涉及的辐射加热器装置的俯视图。
图52是第二十二实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图53是第二十二实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图54是本发明的第二十三实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图55是本发明的第二十四实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图56是本发明的第二十五实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图57是本发明的第二十六实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大俯视图。
图58是第二十六实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图59是本发明的第二十七实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图60是本发明的第二十八实施方式所涉及的辐射加热器装置的局部放大剖视图。
图61是表示辐射加热器装置中的传热模型的局部剖视图。
图62是表示辐射加热器装置中的传热模型的局部剖视图。
具体实施方式
以下,一边参照附图一边对用于实施所公开的发明的多个方式进行说明。有时对在各方式中与在在先的方式中说明过的事项对应的部分标注相同的附图标记并省略重复的说明。在各方式中仅说明结构的一部分的情况下,对于结构的其他部分,能够应用在先说明过的其他方式。另外,在后续的实施方式中,有时通过对与在在先的实施方式中说明过的事项对应的部分标注仅百位以上的数字不同的附图标记来表示对应关系,并省略重复的说明。不仅可以进行在各实施方式中具体明示出可以组合的部分彼此的组合,只要在组合中不产生障碍,即便没有明示也可以使实施方式彼此部分地组合。
(第一实施方式)
在图1中,第一实施方式所涉及的辐射加热器装置1设置在道路行驶车辆、船舶、飞机等移动体的室内。装置1构成室内用的供暖装置10的一部分。装置1是从搭载于移动体的电池、发电机等电源供电而进行发热的电加热器。装置1形成为薄板状。装置1在被供给电力时发热。装置1为了使在与其表面垂直的方向上定位了的对象物变暖,主要朝向与其表面垂直的方向放射辐射热R。
在室内设有用于供乘客12就座的座席11。装置1以向乘客12的脚部放射辐射热R的方式设置在室内。装置1能够用作用于在供暖装置10起动之后立即对乘客12供暖的装置。装置1设置在室内的壁面。装置1以与假定的普通姿势的乘客12对置的方式设置。例如,道路行驶车辆具有用于支承方向盘14的转向柱13。装置1可以在转向柱13的下表面以与乘客12对置的方式设置。
图2以及图3表示辐射加热器装置1。图3表示图2的3-3截面。在附图中,装置1沿着由轴X和轴Y规定的X-Y平面扩展。装置1在轴Z的方向上具有厚度。装置1形成为大致四边形的薄板状。装置1具有基板部2、多个放热部3、多个发热部4、一对端子7。在以下的说明中,指代特定的实施方式所涉及的构件时使用带有英文字母的附图标记,例如在该实施方式的发热部的情况下使用3a。装置1也可以称作主要朝向与表面垂直的方向放射辐射热R的面状加热器。
基板部2由提供优异的电绝缘性且耐高温的树脂材料制成。基板部2为多层基板。基板部2具有表面层21、背面层22、中间层23。表面层21面向辐射热R的放射方向。换言之,表面层21是在装置1的设置状态下与作为加热对象物的乘客12的一部分对置配置的面。背面层22提供装置1的背面。中间层23支承放热部3和发热部4。基板部2是用于支承多个放热部3的构件。
多个放热部3各自由具有高导热率的材料制成。此外,放热部3由优异的电导体、即具有低电阻的材料制成。放热部3可以由金属材料制成。
多个放热部3各自形成为与基板部2的面平行的薄板状。一个放热部3能够利用通过通电而供给的热量来放射辐射热R。一个放热部3能够通过加热至规定放射温度而放射使乘客12即人感到温暖的辐射热R。一个放热部3的体积设定为,可以达到利用从发热部4供给的热量能够使放热部3放射辐射热R的温度。一个放热部3的体积设定为,利用从发热部4供给的热量使放热部3的温度迅速上升。一个放热部3的体积以通过向与装置1的表面接触的物体的放热而产生迅速的温度降低的方式设定得较小。一个放热部3的厚度为了使与表面平行的面积最大化且使体积最小化而设定得薄。一个放热部3的面积设定为适于放射辐射热R的大小。一个放热部3的面积设定为比与装置1的表面对置地定位的物体、例如乘客12的一部分小。
该实施方式的一个放热部3a在X-Y平面上形成为四边形。放热部3a本身即便通电也不发生产生使乘客12感到温暖那样的辐射热R的热量。放热部3a是不发热而仅放热用的构件。
多个放热部3相对于基板部2的表面分散配置。换言之,多个放热部3在放射辐射热R的面上分散配置。多个放热部3以不相互重复的方式配置。多个放热部3相互分离地配置。多个放热部3以占据附图中的X-Y平面上的规定面积的方式规则地排列。多个放热部3可以被称作放热部阵列。多个放热部3以相对于基板部2的表面而形成n×n的网格的方式配置。多个放热部3按照相对于基板部2的表面预先设定的规则分布。多个放热部3在形成于一对端子7之间、即端子71与端子72之间的一个或者多个通电路径之上排列。在图示的例子中,多个放热部3在蜿蜒的通电路径之上排列。
多个放热部3埋设于基板部2的内部。具体地说,多个放热部3配置在表面层21与中间层23之间。因而,多个放热部3不向基板部2的表面露出。多个放热部3由基板部2保护。
多个发热部4各自由通过通电而发热的材料制成。发热部4可以由金属材料制成。多个发热部4也与多个放热部3相同地相对于基板部2的表面分散配置。
发热部4配置在相邻的两个放热部3、3之间,且与相邻的两个放热部3、3连接。因而,发热部4与放热部3热连接,是通过通电而发热的构件。发热部4与放热部3可传热地连接。由此,发热部4产生的热量直接传递至与发热部4直接连接的放热部3。一个发热部4产生的热量还经由基板部2等构件而传递至分离配置的其他放热部3。此外,发热部4与放热部3以可通电的方式连接。相对于一个放热部3至少连接有两个发热部4。多个发热部4与多个放热部3在一对端子7之间形成一连串的通电路径。
为了使电流集中,发热部4以沿着通电方向具有较小的截面积的方式形成。为了抑制相邻的两个放热部3之间的传热,发热部4以减小相邻的两个放热部3之间的截面积的方式形成。在图示的例子中,发热部4比放热部3厚。但是,X-Y平面中的发热部4的宽度比放热部3的宽度小。X-Y平面中的发热部4的宽度比放热部3的宽度的一半小。为了获得规定的发热量,发热部4的长度设定为具有规定的长度。此外,为了抑制相邻的两个放热部3之间的传热,发热部4的长度设定得长。其结果是,发热部4在X-Y平面上呈细长的形状。
该实施方式的一个发热部4a埋设于相邻的两个放热部3、3a之间,并且以还位于相邻的两个放热部3、3a之下的方式形成。发热部4a也放射辐射热R。但是,由于X-Y平面中的发热部4a的面积小,因此辐射热R的放射量少。发热部4a是发热以及放热用的构件。
发热部4a以除去位于放热部3a之间的部分之外由放热部3a覆盖的方式配置。换言之,在与放射辐射热R的面垂直的方向、即期待的辐射热R的放射方向上,发热部4a与放热部3a重叠配置。发热部4a与放热部3a热连接。根据该结构也能提供从发热部4a向放热部3a的良好的热传递。
在该实施方式中,发热部4a的至少一部分配置在多个放热部3a的厚度所规定的薄层之中。因而,即便采用放热部与发热部这两者,也能够提供薄的辐射加热器装置1。一个发热部4a具有配置在放热部3a所规定的薄层之中的部分。发热部4a的至少一部分定位在排列有多个放热部3a的同一面上。多个放热部3a与多个发热部4a在放热部3a的面方向、即与X-Y平面平行的方向上重复。发热部4a的至少一部分在放热部3a的面方向、即与X-Y平面平行的方向上与放热部3a并排地配置。换言之,发热部4a的至少一部分被定位在放热部3a的厚度范围内。根据该结构能够使发热部4a的热量在面方向上传递。
发热部4a的至少一部分以从多个放热部3a的厚度所规定的薄层向背面方向突出的方式配置。一个发热部4a具有从放热部3a所规定的薄层向背面方向突出配置的部分。发热部4a的至少一部分从排列有多个放热部3a的同一面突出而定位。多个放热部3a与多个发热部4a具有在放热部3a的面方向、即与X-Y平面平行的方向上不重复的部分。换言之,发热部4a的至少一部分被定位在放热部3a的厚度范围之外。
放热部3的数量与发热部4的数量大致相等。其结果是,与由一个发热部4产生的热量大致相等的热量给予至一个放热部3。一个发热部4产生且向放热部3供给的热量以使对应的一个放热部3的温度能够达到上述放射温度的方式设定。
在相邻的两个放热部3之间设有用于抑制它们之间的传热的低导热部6。低导热部6主要由构成基板部2的材料构成。低导热部6在X-Y平面上包围一个放热部3的整周。包围一个放热部3的低导热部6抑制热量从周围向该放热部3的流入。所有的放热部3均整周由低导热部6围起。低导热部6通过包围所有的放热部3的整周而在多个放热部3之间提供热壁垒。低导热部6使多个放热部3相互热分离。
包围特定的一个放热部3的低导热部6抑制从特定的放热部3的周围向该特定的放热部3的导热。另外,在装置1之上能够假定特定的放热部组。特定的放热部组是成为一块而定位的多个放热部3的组。在该情况下,包围特定的放热部组的低导热部6抑制从特定的放热部组的周围向该特定的放热部组的导热。
在该实施方式中,由于放热部3a为四边形,因此在其4边配置有低导热部6。在一个放热部3a的至少一个边上形成有仅具有基板部2的第一低导热部61。第一低导热部61在一个放热部3a的至少两边形成。在一个放热部3a的至少一个边形成有具有基板部2和发热部4的第二低导热部62。第二低导热部61在一个放热部3a的至少1边上形成。在四周由其他放热部3a围起的放热部3a的情况下,两个第一低导热部61和两个第二低导热部62包围该放热部3a。
图4示出包括一个放热部3的截面(4A)和形成于该放热部3的周围的截面(4B)、(4C)。此外,在附图中,主要的传热的方向由箭头表示。截面(4C)所示的第一低导热部61仅由构成基板部2的材料21、22、23构成。因而,第一低导热部61中的平均导热率K61能够基于基板部2的导热率而求出。截面(4B)所示的第二低导热部62由构成基板部2的材料21、22、23和发热部4构成。因而,第二低导热部62中的平均导热率K62能够基于基板部2的导热率以及发热部4的导热率而求出。截面(4A)所示的横切放热部3的截面中的平均导热率K3R能够基于基板部2的导热率以及放热部3的导热率而求出。
形成基板部2的树脂材料的导热率K2远比提供放热部3的材料的导热率K3、以及提供发热部4的材料的导热率K4低。即,K2<<K3、K2<<K4。此外,提供发热部4的材料的导热率K4比提供放热部3的材料的导热率K3低。即,K4<K3。导热率K62比导热率K61大。即,K61<K62。但是,导热率K3R远比导热率K61以及导热率K62大。即,K61<<K3R,并且K62<<K3R。
四周被围起的放热部3由两个第一低导热部61和两个第二低导热部62围起。因而,包围该放热部3的整周上的平均导热率KP为KP=2·K61+2·K62。在该实施方式中,以成为KP<K3R的方式设定材料以及尺寸。即,横切放热部3的截面(4A)中的平均导热率K3R比包围该放热部3的整周上的导热率KP大。
根据该结构,在包括放热部3在内的截面中,热量被迅速地传递。因而,一个放热部3的温度可以迅速上升、下降。当物体未接触装置1的表面时,以在放热部3上的表面层21的表面上获得规定放射温度的方式设定发热部4的发热量。由此,放射能够给予乘客12温暖的辐射热R。发热部4的发热量能够通过发热部4的材料、尺寸、电流值调节。当开始向装置1通电时,装置1的表面温度迅速上升至上述规定放射温度。因此,即便在冬天等,也能够迅速地给予乘客12温暖。
当在一个特定的放热部3之上物体与装置1的表面接触时,该特定的放热部3的热量迅速传递至接触的物体。其结果是,特定的放热部3的温度迅速降低。因而,物体接触的部分的装置1的表面温度迅速降低。特定的放热部3的热量传递至接触的物体,并在接触的物体中扩散。因此,接触的物体的表面温度的过度上升得以抑制。
与特定的放热部3直接连接的发热部4通过发热而供给的热量不产生会使物体接触的部分的温度过度上升这种程度的大的热量。因而,物体接触的部分的装置1的表面温度的上升得以抑制。
当使物体与装置1的表面的一部分接触时,在物体不接触的部分,发热部4供给的热量与放热部3放射的热量之间的平衡得以维持。因而,物体不接触的部分的装置1的表面温度可以成为适于放射辐射热R的高温。
此外,根据上述结构,从一个特定的放热部3的周围向该特定的放热部3的传热被抑制。因此,向特定的放热部3追加供给的热量被抑制。向特定的放热部3追加供给的被抑制的热量向接触的物体传递,并在接触的物体中扩散。因而,物体所接触的部分的装置1的表面温度的上升得以抑制。同时,接触的物体的表面温度的过度上升得以抑制。低导热部6的导热率KP设定为,当物体在放热部3之上进行接触时,物体所接触的部分的温度稳定在比放射温度低、比物体的温度略高的抑制温度。
根据该结构,一个放热部3或者一块放热部组的热容量小。另外,从周围向一个放热部3或者一块放热部组的传热被低导热部6抑制,因此追加的热量的供给得以抑制。因此,当在一个放热部3或者一块放热部组之上物体接触装置1的表面时,避免物体接触的部分的温度在长时间内维持为高温。
对于其他观点,包围特定的放热部3的低导热部6具有仅由基板部2构成的第三低导热部63和包括发热部4的第四低导热部64。在附图中,从放热部3的外周仅除去发热部4的范围为第三低导热部63。在厚度方向上存在发热部4的部分为第四低导热部64。在该实施方式中,发热部4的宽度远比放热部3的宽度小。因此,第三低导热部63包围一个放热部3的X-Y平面中的外周的3/4以上。第三低导热部63优选包围一个放热部3的外周的4/5以上。第三低导热部63可以包围一个放热部3的外周的9/10以上。多个放热部3中的所有放热部3均整周的绝大部分由第三低导热部63围起。因此,从周围向放热部3的传热得以抑制。
图5以及图6示出第一实施方式中的尺寸的一例。在该例中,表面层21以及背面层22由聚酰亚胺树脂制成。表面层21以及背面层22在代表点提供0.29W/(m·K)的导热率。中间层23由被称作LCP的液晶聚合物制成。中间层23在代表点提供0.56W/(m·K)的导热率。放热部3由铜制成。放热部3在代表点提供约300W/(m·K)的导热率。发热部4由Ni-Sn合金制成。发热部4在代表点提供约80W/(m·K)的导热率。
根据该一例,第一低导热部61的导热率K61为0.48W/(m·K)。第二低导热部62的导热率K62为5.25W/(m·K)。横切放热部3的截面中的导热率K3R为35.66W/(m·K)。因而,得到K3R>KP=2·K61+2·K62的关系。
在该一例中,当物体不接触装置1的表面时,以在放热部3上的表面层21的表面能获得约90℃的表面温度的方式设定发热部4的发热量。由此,放射能够向乘客12给予温暖的辐射热R。发热部4的发热量可以由发热部4的材料、尺寸、电流值调节。装置1的表面温度迅速上升至约90℃。因此,即便在冬天等,也能够迅速地向乘客12给予温暖。
当物体接触装置1的表面时,装置1的表面温度仅在该接触部分急剧地降低至接触的物体的温度附近。例如,当物体接触装置1的表面时,接触部分的温度急剧地降低至比物体的温度略高的温度,例如约45℃。因此,物体接触的部分的温度在长时间内维持高温的情况得以抑制。辐射加热器装置1构成为,接触部分的温度降低至与表面接触的人能够承受短时间的接触的温度区域。
(第二实施方式)
图7以及图8将辐射加热器装置201的一部分放大表示。图8示出图7的8-8截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置201是将辐射加热器装置1的一部分变形后的变形例。
该实施方式的发热部4b比在先的实施方式的发热部4a薄。发热部4b仅位于放热部3的下侧。根据该结构,能够减小发热部4b的热容量。
(第三实施方式)
图9以及图10将辐射加热器装置301的一部分放大表示。图10示出图9的10-10截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置301是将辐射加热器装置1的一部分变形后的变形例。
该实施方式的发热部4c具有コ字形、或者可以称作托盘形的形状。发热部4c的一端与一个放热部3连接。发热部4c的另一端与另一个放热部3连接。
根据该结构,发热部4c比在先的实施方式的发热部4a薄。此外,从发热部4c的一端至另一端的长度比在先的实施方式的发热部4a长。从发热部4c的一端至另一端的长度比相邻的两个放热部3、3之间的距离长。因此,能够抑制向一个发热部4的传热。
(第四实施方式)
图11以及图12将辐射加热器装置401的一部分放大表示。图12示出图11的12-12截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置401是将辐射加热器装置1的一部分变形后的变形例。
该实施方式的放热部3b为大致四边形。其中,放热部3b在其对角线上具有突出的耳部31、32。耳部31、32向相邻的其他放热部3b突出。耳部31、32以不与相邻的其他放热部3b的耳部重复的方式定位。在一个放热部3b的第一耳部31与另一个放热部3b的第二耳部32之间,划分有沿着放热部3b的边延伸的间隙。
该实施方式的发热部4d设在相邻的两个放热部3、3所提供的相邻的两个边的相互分离的两处位置之间,在上述两处位置处与放热部3连接。发热部4d设于第一耳部31与第二耳部32之间,且与它们连接。可以说发热部4d将一个放热部3的上端与另一个放热部3的下端连接起来。根据该结构,从发热部4d的一端至另一端的长度CL比相邻的两个放热部3、3之间的距离DL长。因此,能够抑制向一个发热部4的传热。
(第五实施方式)
图13以及图14将辐射加热器装置501的一部分放大表示。图14示出图13的14-14截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置501是将辐射加热器装置1的一部分变形后的变形例。
该实施方式的发热部4e设于相邻的两个放热部3、3的最为分离的两个角部之间,在这两个角部处与放热部3连接。根据该结构,从发热部4e的一端至另一端的长度CL比相邻的两个放热部3、3之间的距离DL长。因此,能够抑制向一个发热部4的传热。
(第六实施方式)
图15以及图16将辐射加热器装置601的一部分放大示出。图16示出图15的16-16截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置601是将辐射加热器装置1的一部分变形后的变形例。
该实施方式的放热部3c具有将相邻的两个放热部3c之间连结起来的连结部33。连结部33由与相邻的两个放热部3c、3c相同的材料连续地形成。根据该结构,连结部33提供热量的狭窄部。因而,多个放热部3实际上相互热分离,是独立的。另外,连结部33提供电气狭窄部。连结部33提供电气高电阻部。
该实施方式的发热部4f配置在连结部33之下,且与相邻的两个放热部3、3连接。电流在连结部33处也在发热部4f中流通。因此,发热部4f即便与连结部33并列配置也能够发热。
在该结构中,第二低导热部62包括连结部33。但是,连结部33较细形成,因此能够维持第二低导热部62中的低导热率。根据该结构,能够利用相互机械式地连续的构件提供相互热分离的多个放热部3。
(第七实施方式)
图17以及图18将辐射加热器装置701的一部分放大示出。图18示出图17的18-18截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置701是将辐射加热器装置601的一部分变形后的变形例。
该实施方式的发热部4g配置在连结部33之下,且与相邻的两个放热部3、3连接。发热部4g具有コ字形、或者可以称作托盘形的形状。发热部4g的一端与一个放热部3连接。发热部4g的另一端与另一个放热部3连接。电流在连结部33处也在发热部4g中流通。因此,发热部4g即便与连结部33并列配置,也能够发热。在该结构中,能够抑制经由发热部4g的导热。
(第八实施方式)
图19以及图20将辐射加热器装置801的一部分放大示出。图20示出图19的20-20截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置801是将辐射加热器装置601的一部分变形后的变形例。
该实施方式的发热部4h配置在连结部33之下,且与相邻的两个放热部3、3连接。此外,发热部4h形成为在多个放热部3的范围内连续延伸的带状。电流在连结部33处也多在发热部4h内流通。因此,发热部4h即便与放热部3以及连结部33并列配置,也可以发热。在该结构中,能够将发热部4h由机械式地连续的一连串的构件提供。
(第九实施方式)
图21以及图22将辐射加热器装置901的一部分放大示出。图22示出图21的22-22截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置901是将辐射加热器装置1的一部分变形后的变形例。
在该实施方式中,放热部3与发热部4由相同的构件提供。该实施方式的放热部3d为四边形。放热部3d由通过通电而发热的材料制成。放热部3d同时也是发热部4i。
在相邻的两个放热部3d之间设有通电用的电线部5。电线部5的一端与一个放热部3连接,电线部5的另一端与另一个放热部3连接。该实施方式的电线部5a形成为笔直的带状。
根据该结构,放热部3d与发热部4i由共用的构件提供。因而,提高热效率。
(第十实施方式)
图23以及图24将辐射加热器装置1001的一部分放大示出。图24示出图23的24-24截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置1001是将辐射加热器装置901的一部分变形后的变形例。
该实施方式的电线部5b具有コ字形、或者可以称作托盘形的形状。根据该结构,从电线部5b的一端至另一端的长度比在先的实施方式的电线部5a长。因此,能够抑制经由电线部5b的传热。
(第十一实施方式)
图25以及图26将辐射加热器装置1101的一部分放大示出。图26示出图25的26-26截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置1101是将辐射加热器装置901的一部分变形后的变形例。
在该实施方式中,放热部3与发热部4由相同的构件提供。该实施方式具有将相邻的两个放热部3e、3e之间连结起来的连结部34。连结部34由与相邻的两个放热部3e、3e相同的材料连续地形成。连结部34的厚度与放热部3e的厚度相同。连结部34的宽度明显比放热部3e的宽度窄。根据该结构,连结部34提供热狭窄部。因而,多个放热部3e实际上相互热分离,是独立的。
另外,连结部34提供电气狭窄部。连结部34提供电气高电阻部。其结果是,连结部34提供发热部4。连结部34也是该实施方式的发热部4j。在该实施方式中,在放热部3e的整体与连结部34处能够发热。但是,由于在连结部34中电流密度变高,因此主要由连结部34作为发热部4j发挥功能。根据该结构,能够由单一的材料形成放热部3e和发热部4j。
在该实施方式中,发热部4j的整体配置在多个放热部3a的厚度所规定的薄层之中。一个发热部4j的整体配置在放热部3a所规定的薄层之中。发热部4j在排列有多个放热部3a的同一面上被定位。多个放热部3a和多个发热部4j在放热部3a的面方向、即与X-Y平面平行的方向上重复。发热部4j在放热部3a的面方向、即与X-Y平面平行的方向上与放热部3a并排地配置。换言之,发热部4j的整体被定位在放热部3a的厚度范围内。
发热部4j不向多个放热部3a的厚度方向突出。发热部4j不从排列有多个放热部3a的同一面突出。换言之,发热部4j不定位在放热部3a的厚度范围之外。
(第十二实施方式)
图27以及图28将辐射加热器装置1201的一部分放大示出。图28示出图27的28-28截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置1201是将辐射加热器装置1101的一部分变形后的变形例。
该实施方式具有将相邻的两个放热部3f、3f之间连结起来的连结部35。连结部35的厚度比放热部3f的厚度薄。连结部35提供发热部4k。根据该结构,能够提高连结部35中的电流密度。并且,能够抑制经由连结部35的传热。
在该实施方式中,发热部4k的整体配置在多个放热部3a的厚度所规定的薄层之中。发热部4k不向多个放热部3a的厚度方向突出。发热部4k的整体完全埋入并配置在多个放热部3a的厚度所规定的薄层之中。
上述的放热部3d、3e、3f也是通过通电而发热的发热部4i、4j、4k。根据该结构,放热部3d、3e、3f和发热部4i、4j、4k由相同的构件提供。
(第十三实施方式)
图29以及图30将辐射加热器装置1301的一部分放大示出。图30示出图29的30-30截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置1301是将辐射加热器装置401的一部分变形后的变形例。
该实施方式的放热部3g为线状。放热部3g配置为蜿蜒状。放热部3g配置为以规定的密度埋在大致四边形的范围内。也可以说放热部3g通过多个狭缝部36形成为蜿蜒状。狭缝部36以向四边形的范围的外缘开口且不横切四边形的范围的方式形成。其结果是,放热部3g以绕过狭缝部36的周围的方式形成。放热部3g占据适于放射辐射热R的面积。另一方面,放热部3g为线状,因此热容量得以抑制。
(第十四实施方式)
图31以及图32将辐射加热器装置1401的一部分放大示出。图32示出图31的32-32截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置1401是将辐射加热器装置1401的一部分变形后的变形例。
该实施方式的发热部4e设置在相邻的两个放热部3g、3g的最为分离的两个耳部31、32之间,且在这两个耳部31、32处与放热部3g、3g连接。根据该结构,能够抑制经由发热部4e的传热。
(第十五实施方式)
图33以及图34将辐射加热器装置1501的一部分放大示出。图34示出图33的34-34截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置1501是将辐射加热器装置1的一部分变形后的变形例。
在该实施方式中,多个放热部3以形成n×n的网格的方式配置。多个发热部4分别设在对应的放热部3的正下方。该实施方式的发热部4m形成为四边形。发热部4m配置在对置的放热部3a的中央处。此外,装置1501具有多个电线部5c。电线部5c提供不经由放热部3而向多个发热部4供电用的通电路径。
在上述的实施方式中,发热部4a-4h、4m设为与放热部3独立的构件。这些发热部4a-4h、4m能够由与放热部3不同的材料形成。
在上述的实施方式中,发热部4a-4h、4i、4j、连结部33-35、以及电线部5a-5c提供设于相邻的两个放热部3之间且能够流通电流的通电部。因而,在这些实施方式中,低导热部6不包括放热部3而包括基板部2和通电部。根据该结构,由基板部2的材料和通电部的材料提供低导热部6。基板部2能够提供远比放热部3低的导热率,因此即便在低导热部6中包括通电部,也能够实现比包括放热部3在内的截面中的导热率低的导热率。在上述的实施方式中,优选通电部的通电方向的长度比通电部连接的放热部3之间的距离长。根据该结构,能够抑制经由通电部的传热。
(第十六实施方式)
该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。图35是辐射加热器装置1601的俯视图。辐射加热器装置1601是将辐射加热器装置1的一部分变形后的变形例。
辐射加热器装置1601具有在基板2的平面上分散配置的多个放热部3h。多个放热部3h相互独立。一个放热部3h由低导热部6、61、62围起。一个放热部3h由导热率比形成其自身的材料低的材料围起。多个放热部3h分别为可以称作四边形或者四方形的形状。多个放热部3h沿着排列方向以使相邻的两个放热部3h的角部对置的方式排列。换言之,多个放热部3h以两个对角线的一方沿着排列方向的方式排列。排列方向沿着通电路径延伸。
辐射加热器装置1601具备向多个放热部3h供给热量的多个发热部4n。一个发热部4n配置在相邻的两个放热部3h之间。一个发热部4n与相邻的两个放热部3h热连接。多个发热部4n相互独立。一个发热部4n由导热率比形成其自身的材料低的材料围起。多个放热部3h比多个发热部4n更靠近辐射加热器装置1601的表面地配置。换言之,多个发热部4n配置在多个放热部3h的下侧。
发热部4n在排列有多个放热部3h的排列方向上细长地配置。因而,发热部4n的长边方向与放热部3h的对角线方向一致。发热部4n以在放热部3h的对角线上较长地延伸的方式配置。由此,能够采用比较长的发热部4n。也作为通电部的发热部4n的通电方向的长度CL比通电部所连接的放热部3h之间的距离DL长。通过通电而发热的发热部4n以除去位于放热部3h之间的部分、即距离DL的部分以外的部分由放热部3h覆盖的方式配置。
放热部3h在其对角线上的两端部分处与发热部4n接合。换言之,放热部3h在其外形上具有多个突出部分,在其突出部分处与发热部4n接合。其结果是,放热部3h在其对角线上的一个端部、或者两端部接受从发热部4n供给的热量。换言之,放热部3h在其突出部分的前端部分接受热量。
放热部3h具有从对角线上的端部朝向中央部而宽度逐渐放大的放大形状。该放大形状由两个边所规定的扇状的形状、或者三角形提供。换言之,放热部3h从突出部分的前端部朝向基部而逐渐放大。放热部3h的截面积沿着对角线的方向从端部朝向中央部逐渐变大。
放热部3h沿着对角线传递热量。同时,放热部3h使从发热部4n供给的热量一边沿着宽度方向扩散一边传递。换言之,放热部3h从一个角部朝向中央部使热量一边沿着宽度方向扩散一边传递。并且,放热部3h的形状抑制热量的过度扩散。因而,获得放热部3h的整体范围内平稳的温度分布。放热部3h的形状也有助于提供所希望的电流分布。
发热部4n以除去位于放热部3h之间的部分以外的部分由放热部3h覆盖的方式配置。换言之,在与放射辐射热R的面垂直的方向、即所期待的辐射热R的放射方向上,发热部4n与放热部3h重叠配置。发热部4n与放热部3h热连接。发热部4n与放热部3h的下表面、即与所期待的辐射热R的放射方向相反的背面热连接。上述结构提供从发热部4n向放热部3h的良好的热传递。热量通过发热部4n与放热部3h的接触部分而流动。此外,在放热部3h与配置在放热部3h之下的发热部4n之间形成有经由基板部2的热传递路径。该结构能够将发热部4n所产生的热量扩散并传递至放热部3h的广阔范围内。
图36将辐射加热器装置1601的一部分放大示出。图37示出图36的37-37截面。图38是辐射加热器装置1601的局部分解立体图。
表面层21、背面层22、以及中间层23由导热率低的树脂材料提供。多个放热部3h由金属材料制的薄膜提供。多个放热部3h为铜制。多个放热部3h配置在表面层21与中间层23之间。多个放热部3h能够附着于表面层21的下表面、或者中间层23的上表面。
多个发热部4n由金属材料制的薄膜提供。多个发热部4n为铜制。多个发热部4n配置在中间层23与背面层22之间。多个发热部4n能够附着于中间层23的下表面、或者背面层22的上表面。
接合部5d配置在放热部3h与发热部4n之间。接合部5d与放热部3h及发热部4n热连接且电连接。接合部5d提供电线部5。在该结构中,由发热部4n和接合部5d提供通电部。接合部5d是柱状的构件。接合部5d为圆锥台形状。接合部5d在多层基板的技术领域中也被称作贯通物(via)。接合部5d贯穿中间层23地延伸。接合部5d在其一端处与放热部3h热连接且电连接。接合部5d在其另一端处与发热部4n热连接且电连接。接合部5d的宽阔的底面与放热部3h连接。接合部5d的狭窄的顶面与发热部4n连接。
接合部5d是能够与放热部3h以及发热部4n热连接且电连接的金属材料制构件。接合部5d为Ag-Sn系的合金制。
在中间层23形成有供接合部5d贯穿配置的贯通孔23a。接合部5d配置在贯通孔23a之中。贯通孔23a为圆锥台形状的孔。贯通孔23a提供大径端和小径端。贯通孔23a的形状具有如下所述的优点,即,在将用于形成接合部5d的材料压入贯通孔23a之中的工序中,使材料的压入容易进行。材料从大径端压入。制造方法的一例包括用于形成接合部5d的糊状的材料从大径端压入的工序。在制造方法的一例中,在压入工序之后,采用层叠多个构件21、3、23、4、22的工序和对层叠物进行加热的工序。在加热工序中,通过将配置在贯通孔23a内的材料烧结并使其合金化,由此形成接合部5d。在加热工序中,配置于贯通孔23a的材料与放热部3h接合。在加热工序中,配置于贯通孔23a的材料与发热部4n接合。
在图示的例子中,表面层21以及背面层22的厚度为25μm。中间层23的厚度为80μm。放热部3h的厚度为12μm。贯通孔23a的直径为80μm~50μm。接合部5d的厚度(高度)为80μm。发热部4n的厚度为12μm。发热部4n为在带部分的两端具有圆形的连接部的铁哑铃形。带部的宽度远比放热部3h小,且比接合部5d的直径小。带部的宽度为30μm。两端的连接部比接合部5d的直径大。连接部的半径为150μm。
根据该实施方式,除了在先的实施方式中说明过的基础的优点以外,还获得以下的优点。根据该实施方式,能够在相邻的两个放热部3h之间配置比较长的发热部4n。因而,能够采用较长的发热部4n且以高密度配置多个放热部3h。另外,各个放热部3h具有从突出部分的前端部朝向基端部而使截面积逐渐放大的形状,因此能够获得所希望的温度分布。
(第十七实施方式)
该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。图39是辐射加热器装置1701的局部放大剖视图。辐射加热器装置1701是将辐射加热器装置1601的一部分变形后的变形例。
表面层21在相邻的放热部3h之间且发热部4n的正上方对应地具有突出部21a。突出部21a在发热部4n的正上方抑制向基板2的厚度方向的传热。突出部21a不妨碍从放热部3h的放热,而抑制从发热部4n向表面的线性的传热。
突出部21a可以形成为多个独立的突出部、或者以穿过多个发热部4n的正上方的方式延伸的突条部。突出部21a在物体接触辐射加热器装置1701的表面的情况下抑制从发热部4n向接触的物体的传热。
(第十八实施方式)
该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。图40是将辐射加热器装置1801局部放大后的俯视图。辐射加热器装置1801是将辐射加热器装置1601的一部分变形后的变形例。
在该实施方式中,采用图示那样的蜿蜒状的发热部4o。也作为通电部的发热部4o的通电方向的长度CL比通电部所连接的放热部3h之间的距离DL长。发热部4o以除去位于放热部3h之间的部分、即距离DL的部分以外的部分由放热部3h覆盖的方式配置。发热部4o的长度CL比放热部3h的一边的长度SL长。
发热部4o具有蜿蜒部。发热部4o具有配置在两个放热部3h之间的直线状的架桥部。架桥部配置在两个蜿蜒部之间。蜿蜒部与放热部3h重复地配置。蜿蜒部被定位在放热部3h之下。蜿蜒部的长度比放热部3h的突出部的前端与接合部5d之间的距离DT长。蜿蜒部的长度比放热部3h的一边的长度长。蜿蜒部可置换为漩涡形状。
在该结构中,发热部4o也以除去位于放热部3h之间的部分以外的部分由放热部3h覆盖的方式配置。换言之,在与放射辐射热R的面垂直的方向、即所期待的辐射热R的放射方向上,发热部4o与放热部3h重叠地配置。发热部4o与放热部3h热连接。在该结构中,也能提供从发热部4o向放热部3h的良好的热传递。
根据该实施方式,由于在放热部3h之下配置蜿蜒的发热部4o,因此能够改善放热部3h中的温度分布。另外,长的发热部4o抑制经由发热部4o的传热。因此,在物体接触辐射加热器装置1701的表面的情况下,表面温度得以抑制。
图41是表示辐射加热器装置1801的结构的特性的曲线图。横轴表示发热部4o的长度CL(mm)。纵轴表示人的手指接触辐射加热器装置1801的表面的情况下的辐射加热器装置1701的表面温度Tsf(℃)。附图中的箭头表示放热部3h的面积SQ(mm2)的增加。面积SQ相当于一边的长度SL的平方。图中的多个曲线表示某一面积SQ中的长度CL与表面温度Tsf之间的关系。在附图中例示出表面温度Tsf的目标温度Tth。
为了使表面温度Tsf低于目标温度Tth,优选增长长度CL。另一方面,面积SQ越大,表面温度Tsf越是降低。因而,通过将面积SQ与长度CL设定为规定的值,能够实现Tsf<Tth。面积SQ与长度CL在辐射加热器装置1801的热供给能力的制约下选定为,实现Tsf<Tth。目标温度Tth可以是使人在仅短时间内以及/或者在长时间内与辐射加热器装置1801接触的情况下也不对皮肤造成损伤的温度。
(第十九实施方式)
该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。图42是辐射加热器装置1901的俯视图。图43是表示图42的43-43截面的局部放大剖视图。辐射加热器装置1901是将辐射加热器装置1601的一部分变形后的变形例。
辐射加热器装置1901具有发热部4p来代替多个发热部4n以及多个接合部5d。发热部4p配置在多个放热部3h之下。发热部4p以除去位于放热部3h之间的部分以外的部分由放热部3h覆盖的方式配置。发热部4p在多个放热部3h之下形成一个层。发热部4p配置为蜿蜒状。发热部4p由细的发热线提供。发热部4p在相邻的部分之间设置间隔地配置。发热部4p是通过流通电流而发热的金属线。金属线是细线。金属线为铜制。金属线的直径为数μm~数十μm。
多个放热部3h在辐射加热器装置1901的表面的大致整个区域的范围内广泛分散。多个放热部3h使从发热部4p供给的热量扩散。多个放热部3h提供在辐射加热器装置1901的表面的广阔的范围内平稳的温度分布。
在多个放热部3h与发热部4p之间配置有中间层23。发热部4p为细的金属线,不与放热部3h直接连接地配置。金属线的截面积为0.015mm2以下。多个放热部3h与发热部4p不直接地热连接。从发热部4p供给的热量通过中间层23而向多个放热部3h供给。因而,多个放热部3h与发热部4p间接地热连接。多个放热部3h与发热部4p不电连接。
在该结构中,发热部4p以除去位于放热部3h之间的部分以外的部分由放热部3h覆盖的方式配置。换言之,在与放射辐射热R的面垂直的方向、即所期待的辐射热R的放射方向上,发热部4p与放热部3h重叠配置。发热部4p与放热部3h热连接。在该结构中,也能提供从发热部4p向放热部3h的良好的热传递。
发热部4p使辐射加热器装置1901的表面温度上升至运转温度。运转温度是能够放射使处在数十公分以内的人感到温暖的程度的辐射热的温度。在物体接触辐射加热器装置1901的表面的情况下,其接触部分中的辐射加热器装置1901的表面温度急剧降低。并且,发热部4p为细线,因此从接触部分的外侧向接触部分的传热得以抑制。其结果是,在物体接触辐射加热器装置1901的表面期间,表面温度抑制得比运转温度低。
(第二十实施方式)
该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。图44是辐射加热器装置2001的俯视图。辐射加热器装置2001是将辐射加热器装置1901的一部分变形后的变形例。在该实施方式中,采用多个放热部3a和发热部4p。该实施方式也能够获得与在先的实施方式相同的作用效果。
(应用的技术事项)
以下,对应用于在先的实施方式的、或者可追加应用的技术事项进行说明。
在在先的实施方式中,一个放热部3的面积SQ设定为比有时碰触辐射加热器装置的物体与辐射加热器装置之间的接触面积小。在辐射加热器装置用于有时有人存在的房间的供暖用途的情况下,作为上述接触面积,可以假定人的指腹部分的面积。作为上述接触面积,可以假定人的婴幼儿的食指指腹部分的面积。在该情况下,放热部3的面积SQ设定得比人的指腹部分的面积小。放热部3的面积SQ可以设定得比婴幼儿的指腹部分小。面积SQ可以设定为低于接触面积的1/2、或者低于1/4。
图45以及图46图示出人的手指的尺寸。食指FS在指甲的基部具有宽度Wnb和厚度Tnb。面积SQ可以以满足SQ<Wnb2、以及SQ<Tnb2的方式设定。例如,假定是人的一岁婴儿,可以基于平均宽度Wnb与平均厚度Tnb来设定面积SQ。作为宽度Wnb以及厚度Tnb,可以假定约7mm。在该情况下,假定的接触面积为49mm2。面积SQ可以设定为16mm2以下、或者10mm2以下。
婴幼儿的指腹部分的大小、即接触面积能够基于各种统计数据而设定。例如,可以利用“平成20年度机械产品的安全性提高用的儿童的身体特性数据库的构建以及人体损伤状况的可视化模拟技术的调查研究报告书(社团法人日本机械工业联合会,社团法人人类生活工学研究中心)http://www.hql.jp/research/before/pdf/children_data2008.pdf」。根据该资料,假定了人的一岁婴儿的平均宽度Wnb为8.8mm,厚度Tnb为7.2mm。
在在先的实施方式中,放热部3的厚度与面积SQ设定为使放热部3的热容量小。放热部3的热容量设定为,在放热部之上,在物体接触辐射加热器装置的表面之后,物体接触的部分的温度在短时间内降低。放热部3的热容量设定为,在物体接触辐射加热器装置的表面时,该接触部分中的辐射加热器装置的表面温度在短时间内低于规定温度。在优选的方式中,放热部3的热容量设定为,在人的手指接触辐射加热器装置的表面的情况下,在接触后0.32秒内使接触部分的表面温度低于60℃。
在在先的实施方式中,辐射加热器装置的规格,例如各部分的尺寸、性能、材料能够基于热模型而设定。辐射加热器装置的规格设定为,在物体未与辐射加热器装置的表面接触的状态下能够实现所需要的热供给。此外,辐射加热器装置的规格设定为,在物体与辐射加热器装置的表面接触的状态下,该接触部分的表面温度降低至不损害该物体的温度。辐射加热器装置的规格设定为同时满足上述两个情况。例如,放热部3的面积SQ与发热部4的长度能够基于传热模型而设定。
图47示出物体未与辐射加热器装置接触的状态下的传热模型。图48示出人的食指与辐射加热器装置接触的状态下的传热模型。在该传热模型下,使发热部4产生的热量中的、朝向辐射加热器装置的表面(上表面)的热量的流动模型化。
在附图中,将一个发热部4的发热量设为Q0。Q0基于发热部4的材料、发热部4的尺寸、以及在发热部4中流通的电流而求出。发热部4沿着电流的流动方向而具有长度CL。发热部4在与长度方向正交的截面中具有截面积CA。发热部4的温度为T1。放热部3的温度为T2。将从发热部4向放热部3的传热路径中的导热率设为λ1(拉姆达1)。在发热部4与放热部3由发热部4或者电线部5连接的情况下,导热率λ1可以视为发热部4或者电线部5的导热率K4。向一个放热部3传递的导热量Q1可以由下述(1)式表示。
放热部3的辐射加热器装置的表面侧的面积为SQ。将从放热部3至辐射加热器装置的表面的传热路径中的导热率设为λ2(拉姆达2)。由于在放热部3与辐射加热器装置的表面之间仅具有表面层21,因此导热率λ2可以视为表面层21的导热率K2。表面层21的厚度为t21。与放热部3的中央部对应的辐射加热器装置的表面中的温度为T3。从一个放热部3向辐射加热器装置的表面传递的导热量Q2能够由下述(2)式表示。
从辐射加热器装置的表面的放热主要由对流和辐射完成。将基于自然对流的传热率设为h。空气的温度为T0。基于对流的放热量Q3能够由下述(3)式表示。
Q3=h·SQ·(T3-T0)…(3)
将从辐射加热器装置的表面的放射率设为ε(伊普西龙)、将斯蒂芬-玻尔兹曼常量设为σ(西格马)。基于辐射的放热量Q4能够由下述(4)式表示。
Q4=ε·SQ·σ·(T34-T04)…(4)
当向辐射加热器装置供给额定电力而使其稳定地运转时,成为Q0=Q1=Q2=Q3+Q4。此时,表面温度T3以所需要的温度稳定。以使表面温度T3成为能够提供所需要的辐射热的放射温度的方式设定辐射加热器装置的规格。例如,面积SQ与长度CL可以作为可变更的尺寸来利用。面积SQ与长度CL以使表面温度T3成为放射温度的方式设定。放射温度为例如60℃以上的规定温度。
当物体接触辐射加热器装置的表面时,至少局部地妨碍对流和辐射。另外,来自辐射加热器装置的表面的放热的至少一部分通过向接触的物体的导热而提供。在一个放热部3的表面的整体由接触的物体覆盖的情况下,对流和辐射几乎都被妨碍,放热主要通过导热而提供。如此,当物体接触时,辐射加热器装置的内部的热平衡发生变化。发热部4的温度成为T1t。放热部3的温度成为T2t。传递至一个放热部3的导热量Q1t能够由下述(5)式表示。
与放热部3的中央部对应的辐射加热器装置的表面的温度成为T3t。从一个放热部3向辐射加热器装置的表面传递的导热量Q2t能够由下述(6)式表示。
将接触的物体的热通过率设为K。从位于接触的物体的正下方的放热部3放出的热量Q5、换言之接触的物体吸收的热量Q5能够由下述(7)式表示。
Q5=K·SQ·(T3t-T4)…(7)
当物体接触时,在接触部分处,物体带走热量。因此,在接触部分处,温度降低。然而,包围接触部分的外侧部分维持高温。将接触部分的外侧的发热部3的温度设为T5。从接触部分的外侧向位于接触部分的放热部3流动的热量Q6能够由下述(8)式表示。
当向辐射加热器装置供给额定电力时,存在某一物体与辐射加热器装置的表面的一部分接触的情况。在该情况下,由于物体运走热量,表面温度T3降低。当即将在该接触部分处获得热平衡时,成为Q6+Q0=Q1t=Q2t=Q5。此时,表面温度T3t以比放射温度低的温度稳定。以使表面温度T3t成为用于保护接触的物体的抑制温度的方式设定辐射加热器装置的规格。例如,面积SQ与长度CL可以作为可变更的尺寸来利用。面积SQ与长度CL以表面温度T3t成为抑制温度的方式设定。抑制温度为例如50℃以下的规定温度。
在接触的物体具有足够的放热功能的情况下,接触的物体能够运走规定的热量。接触的物体能够运走的热量为QH。例如,在人的一部分例如手指接触的情况下,通过血液流动而运走热量。放热部3的面积SQ设定为,从放热部3向人的一部分放出的热量、即Q2t比人的一部分能够运走的热量QH小。通过设为Q2t=Q5<QH,表面温度T3t比人的一部分的温度、即体温高但收敛于接近体温的温度。在假定人的一部分进行接触的情况下,抑制温度可以设为40℃以下。
(第二十一实施方式)
图49以及图50将辐射加热器装置2101的一部分放大示出。图50示出图49的50-50截面。该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。辐射加热器装置2101是将辐射加热器装置1的一部分变形后的变形例。
该实施方式的放热部3g为大致四边形。但是,放热部3g在其对角线上具有突出的耳部31、32。耳部31、32向相邻的其他放热部3g突出。耳部31、32以避免与相邻的其他放热部3g的耳部重复的方式定位。在一个放热部3g的第一耳部31与另一个放热部3g的第二耳部32之间划分有沿着放热部3g的边延伸的间隙。
该实施方式具有将相邻的两个放热部3g、3g之间连结起来的连结部34。连结部34提供发热部4j。发热部4j设在相邻的两个放热部3、3所提供的相邻的两个边的相互分离的两处位置之间,且在这两处位置处与放热部3连接。发热部4j设在第一耳部31与第二耳部32之间,且与它们连接。也可以说发热部4j将一个放热部3的上端与另一个放热部3的下端连接起来。根据该结构,从发热部4j的一端至另一端的长度CL比相邻的两个放热部3、3之间的距离DL长。因此,能够抑制向一个发热部4的传热。
该实施方式的放热部3g为线状。放热部3g配置为蜿蜒状。放热部3g配置为以规定的密度埋在大致四边形的范围内。也可以说放热部3g通过多个狭缝部36而形成为蜿蜒状。狭缝部36形成为向四边形的范围的外缘开口,且不横切四边形的范围。其结果是,放热部3g以绕过狭缝部36的周围的方式形成。放热部3g占据适于放射辐射热R的面积。另一方面,放热部3g为线状,因此热容量得以抑制。
(第二十二实施方式)
该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。图51是辐射加热器装置2201的俯视图。辐射加热器装置2201是将辐射加热器装置1的一部分变形后的变形例。
辐射加热器装置2201具有在基板2的平面上分散配置的多个放热部3m。多个放热部3m相互独立。一个放热部3m由低导热部6、61、62围起。一个放热部3m由导热率比形成其自身的材料低的部分围起。多个放热部3m分别为可以称作四边形或者四方形的形状。多个放热部3m沿着排列方向而以相邻的两个放热部3m的角部对置的方式排列。换言之,多个放热部3m以两个对角线的一方沿着排列方向的方式排列。排列方向沿着通电路径延伸。
辐射加热器装置2201具备向多个放热部3m供给热量的多个发热部4j。发热部4j由连结部34提供。一个发热部4j配置在相邻的两个放热部3m之间。一个发热部4j与相邻的两个放热部3m热连接。放热部3m与发热部4j由连续的相同材料提供。
发热部4j在排列有多个放热部3m的排列方向上细长地延伸。因而,发热部4j的长边方向与放热部3m的对角线方向一致。发热部4j以在放热部3m的对角线上较长地延伸的方式配置。由此,能够采用比较长的发热部4j。也可以作为通电部的发热部4j的通电方向的长度CL与通电部所连接的放热部3m之间的距离DL相等。
放热部3m在其对角线上的两端部分处与发热部4j连续。换言之,放热部3m在其外形上具有多个突出部分,在该突出部分处与发热部4j连续。其结果是,放热部3m在其对角线上的一个端部、或者两端部接受从发热部4j供给的热量。换言之,放热部3m在其突出部分的前端部分接受热量。
放热部3m具有从对角线上的端部朝向中央部而宽度逐渐放大的放大形状。该放大形状由规定两个边的扇状的形状、或者三角形提供。换言之,放热部3m从突出部分的前端部朝向基部逐渐放大。放热部3m的截面积沿着对角线的方向而从端部朝向中央部逐渐变大。
发热部4j明显比放热部3m细。因而,在放热部3m与发热部4j之间能够认定连接部37。连接部37是可以称作交界的部位。连接部37也是向放热部3m的热输入部。
放热部3m沿着通电方向而具有长度RL。长度RL也是将两个连接部37、37连结起来的线的长度。长度RL也是放热部3m中的传热方向的长度。放热部3m在与通电方向正交的方向上具有宽度RW。放热部3m的宽度RW也是在与将两个连接部37、37连结的线正交的方向上的宽度。因而,宽度RW也是在放热部3m中的传热方向上的宽度。放热部3m的平面形状是宽度RW从连接部37沿着长度RL逐渐增加的形状。宽度RW在长度RL的方向的中央部最大。
放热部3m沿着对角线传递热量。同时,放热部3m使从发热部4j供给的热量一边在宽度方向上扩散一边传递。换言之,放热部3m从一个端部朝向中央部而使热量一边在宽度方向上扩散一边传递。并且,放热部3m的形状抑制热量的过度扩散。因而,能获得在放热部3m的整体范围内平稳的温度分布。放热部3m的形状也有助于提供所希望的电流分布。
图52以及图53将辐射加热器装置2201的一部分放大示出。图53示出图52的53-53截面。
表面层21、背面层22、以及中间层23由导热率低的树脂材料提供。多个放热部3m以及发热部4j由金属材料制的薄膜提供。多个放热部3m以及发热部4j为铜制。多个放热部3m以及发热部4j配置在表面层21与中间层23之间。多个放热部3m以及发热部4j能够附着于表面层21的下表面、或者中间层23的上表面。
根据该实施方式,除了在在先的实施方式中说明的基础的优点以外,可以获得以下的优点。根据该实施方式,能够在相邻的两个放热部3m之间配置比较长的发热部4j。因而,能够采用长的发热部4j,并且能够以高密度配置多个放热部3m。另外,各个放热部3m具有从突出部分的前端部朝向基端部而截面积逐渐放大的形状,因此能够获得所希望的温度分布。
(第二十三实施方式)
该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。图54是将辐射加热器装置2301的一部分放大后的俯视图。辐射加热器装置2301是将辐射加热器装置2201的一部分变形后的变形例。放热部3n具有与长方形的发热部4j平行的边。放热部3n为多边形。放热部3n为六边形。根据该结构,能够以高密度配置放热部3n与发热部4j。
(第二十四实施方式)
该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。图55是将辐射加热器装置2401的一部分放大后的俯视图。辐射加热器装置2401是将辐射加热器装置2301的一部分变形后的变形例。
放热部3o与发热部4s由连续的平滑曲线形成。放热部3o是角部为曲线的四边形的部位。发热部4s是宽度细的细腰部。发热部4s与放热部3o由相同的材料提供。发热部4s因其较细的宽度而发热。在该形状中,在放热部3o与发热部4s之间未认定明确的连接部37。在该实施方式中,主要由发热部4s发热因而可以基于温度分布来认定连接部37。根据该结构,能够以高密度配置放热部3o和发热部4s。
(第二十五实施方式)
该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。图56是将辐射加热器装置2501的一部分放大后的俯视图。辐射加热器装置2501是将辐射加热器装置2301的一部分变形后的变形例。
放热部3p也作为发热部而发挥功能。放热部3p具有用于发热的高电阻。放热部3p具有多个独立的孔38。多个孔38将放热部3p形成为网状。根据该结构,也能够在放热部3p中发热。
(第二十六实施方式)
该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。图57以及图58将辐射加热器装置2601的一部分放大示出。图58示出图57的58-58截面。辐射加热器装置2601是将辐射加热器装置2401的一部分变形后的变形例。
在该实施方式中,放热部3r与发热部4t由不同的材料提供。放热部3r为导热性优异的金属材料制构件。发热部4t为通过通电而发热的金属材料制构件。
发热部4t的整体配置在多个放热部3r的厚度所规定的薄层之中。发热部4t被定位在排列有多个放热部3r的同一面上。多个放热部3r与多个发热部4t在放热部3r的面方向、即与X-Y平面平行的方向上重复。换言之,发热部4t的整体被定位在放热部3r的厚度范围内。发热部4t不从多个放热部3r的厚度所规定的薄层中突出。
根据该结构,可以为了放热部3r中的传热与辐射热的放射而选定放热部3r的材料。另外,可以为了发热部4t中的发热而选定发热部4t的材料。其结果是,能够在放热部3r处提供优异的热量的放射,能够在发热部4t处提供优异的发热。
(第二十七实施方式)
该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。图59是辐射加热器装置2701的局部放大剖视图。辐射加热器装置2701是将辐射加热器装置2601的一部分变形后的变形例。
表面层21在相邻的放热部3r之间且在发热部4t的正上方对应地具有突出部21a。突出部21a在发热部4t的正上方抑制向基板2的厚度方向的传热。突出部21a不妨碍从放热部3r的放热,抑制从发热部4t向表面的线性的传热。
突出部21a可以形成为多个独立的突出部、或者形成为以穿过多个发热部4t的正上方的方式延伸的突条部。突出部21a在物体接触辐射加热器装置2701的表面的情况下,抑制从发热部4t向接触的物体的传热。
(第二十八实施方式)
该实施方式是以在先的实施方式为基础方式的变形例。图60是辐射加热器装置2801的局部放大剖视图。辐射加热器装置2801是将辐射加热器装置2701的一部分变形后的变形例。表面层21具有可以称作平板状或者膜状的内层21b和形成有突出部21a的外层21c。
图61示出物体未与辐射加热器装置接触的状态下的传热模型。图62示出人的食指与辐射加热器装置接触的状态下的传热模型。在该传热模型中,使发热部4产生的热量中的、朝向辐射加热器装置的表面(上表面)的热量的流动模型化。这些模型也能够使用上述(1)式~(8)式表示。
(其他实施方式)
以上,虽然对所公开的发明的优选的实施方式进行了说明,但所公开的发明并不受上述实施方式的任何限制,能够进行各种变形而实施。上述实施方式的构造只不过是例示,所公开的发明的技术范围并不局限于这些记载的范围。所公开的发明的技术范围由权利要求书的记载示出,还包括与权利要求书的记载等同的意思以及范围内的所有变更。
例如,放热部3的形状并不局限于所图示的形状。作为放热部3,可以采用圆形、椭圆形、六边形、八边形、花瓣状、漩涡状等各种形状。另外,多个放热部3也可以根据同心圆状、漩涡状、蜂巢状等各种排列规则进行排列。
另外,在其他实施方式中也可以采用第十三实施方式以及第十四实施方式所示的蜿蜒配置的线状的放热部3g。例如,在由共用的构件提供放热部3和发热部4的实施方式中,也可以采用蜿蜒配置的线状的放热部(发热部)。
另外,也可以不设置表面层21而使放热部3露出。另外,还可以在辐射加热器装置的外侧设置网状、或者透明的保护构件。

Claims (21)

1.一种辐射加热器装置,其特征在于,具有:
多个发热部,其通过通电而发热;
多个放热部,其能够利用从所述发热部供给的热量来放射辐射热,且在面上分散配置;以及
低导热部,其以在与放射所述辐射热的面垂直的方向上观察时包围多个所述放热部中的各个所述放热部的整周的方式设置,且具有比包含所述放热部在内的截面中的导热率低的导热率,从而抑制热量从周围向所述放热部流入,并且,所述低导热部包括树脂制的基板部,
形成所述基板部的所述树脂的材料的导热率比提供所述放热部的材料的导热率低,
所述发热部可传热地与相邻的两个所述放热部连接,
所述辐射加热器装置构成室内用的供暖装置的一部分。
2.根据权利要求1所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述放热部形成为薄板状。
3.根据权利要求2所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述基板部支承所述放热部,
所述辐射加热器装置还具备通电部,该通电部设于相邻的两个所述放热部之间,且能够流通电流,
所述低导热部不包括所述放热部而包括所述基板部和所述通电部。
4.根据权利要求3所述的辐射加热器装置,其特征在于,
包含所述放热部在内的截面中的导热率是横切所述放热部的截面中的平均导热率,
所述低导热部的导热率是包围所述放热部的整周范围内的平均导热率。
5.根据权利要求3所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述通电部的通电方向的长度比所述通电部所连接的所述放热部之间的距离长。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述放热部也是通过通电而发热的发热部。
7.根据权利要求1所述的辐射加热器装置,其特征在于,
还具备圆锥台形状的合金制的接合部,该接合部配置在所述放热部与所述发热部之间,与所述放热部及所述发热部热连接且电连接。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述发热部与所述放热部在与放射所述辐射热的面垂直的方向上重叠配置。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述发热部以除位于所述放热部之间的部分以外的部分被所述放热部覆盖的方式配置。
10.根据权利要求8所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述发热部是细金属线,以不与所述放热部直接连接的方式配置。
11.根据权利要求10所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述金属线的截面积为0.015mm2以下。
12.根据权利要求1所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述发热部的至少一部分配置在多个所述放热部的厚度所规定出的薄层之中。
13.根据权利要求12所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述放热部形成为薄板状。
14.根据权利要求13所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述基板部支承所述放热部,
所述发热部是设于相邻的两个所述放热部之间且能够流通电流的通电部,
所述低导热部不包括所述放热部而包括所述基板部和所述通电部。
15.根据权利要求14所述的辐射加热器装置,其特征在于,
包含所述放热部在内的截面中的导热率是横切所述放热部的截面中的平均导热率,
所述低导热部的导热率是包围所述放热部的整周范围内的平均导热率。
16.根据权利要求12所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述放热部也是通过通电而发热的所述发热部。
17.根据权利要求12所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述放热部与所述发热部由连续的相同材料提供。
18.根据权利要求12所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述放热部与所述发热部由不同的材料提供。
19.根据权利要求1所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述放热部的面积比婴幼儿的指腹部分小,
所述放热部的面积以所述婴幼儿的指腹部分的宽度为7mm的方式进行设定。
20.根据权利要求1所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述放热部的热容量被设定为,在物体在所述放热部之上进行接触后,所述放热部的与所述物体接触的部分的温度在短时间内降低,
所述放热部的热容量被设定为,在物体在所述放热部之上进行接触后0.32秒内,所述放热部的与所述物体接触的部分的表面温度低于60℃。
21.根据权利要求1所述的辐射加热器装置,其特征在于,
所述放热部的面积被设定为,在人的一部分在所述放热部之上进行接触的情况下,从所述放热部向人的一部分放出的热量比人的一部分可以运走的热量小。
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