JP2005044764A - 面状発熱体 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁波の放射量を低減しながら効率のよい面状発熱体を提供する。
【解決手段】 本体側電極群（３１，３３）と発熱シート（３５）とを備えた発熱体本体（３）と、発熱体本体（３）と略同形状又は僅かに大きな形状であって当該発熱体本体（３）と絶縁層（３９，５９）を介して厚み方向に対向する導電シート（５）と、により面状発熱体（１）を構成する。導電シート（５）には、本体側電極群（３１，３３）を構成する各本体側電極と個別に対応するシート側電極群（５１，５５）を設けてあり、当該導電シート（５）が、当該発熱体本体（３）と直列接続してある。発熱シートを流れる電流と導電シートを流れる電流が逆方向になるので、それらから放射される電磁波も逆方向となるため相殺し合う。よって、発生する電磁波量が低減される。
【選択図】 図１

Description

発明の詳細な説明

この発明は、面状発熱体に関し、さらに詳細には、電磁波の発生を可及的に低減した面状発熱体に関する。

面状発熱体は、シート状の発熱面を有し、この発熱面からほぼ一様な熱を輻射させるための発熱体であって、たとえば、床暖房や屋上の融雪などに使用されている。ところで、近年において、家電製品、コンピューターなどのＯＡ機器、その他の電子機器の普及に伴い、それらが放射する電磁波に関心が集まっている。この点、面状発熱体から放射される電磁波の強さは極めて微弱であるが、長時間にわたって人体に近いところで使用する器具であることから、放射される電磁波の強度はできるだけ小さいほうがよいとされている。

面状発熱体から放射される電磁波を抑制する技術として、特許文献１が開示するものがある。この従来の面状発熱体は、２枚の面状発熱体を積み重ねることにより構成されていて、両者発熱体は、各々の両側に設けた電極が上と下とで逆になるように並列接続されている。両側の電極への電力供給は、平行２線式の電線が行うようになっている。

特開平１０−１９９６６０号（段落００１８、図２及び３参照）

発明が解決しようとする課題

しかしながら、面状発熱体を積み重ねることは、身体に対して一方の裏に他方が位置することになるので、同じ消費電力の単体面状発熱体に比べて効率が悪い。すなわち、同じだけ暖めるためには、より大きな電力を必要とする。これを改善すること、すなわち、電磁波の放射量を低減しながら効率のよい面状発熱体を提供することが、本発明の第１目的である。さらに、本発明の第２目的は、面状発熱体の電線から放射される電磁波をも低減し、これにより、電線を含めた面状発熱体全体から放射される電磁波低減を、より確実なものとすることにある。

課題を解決するための手段

上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた発明者らは、発熱体本体を流れる電流により生じる電磁波と導電シートを流れる電流により生じる電磁波とを、重ね合わせにより相殺させれば、電磁波量を低減可能であることを見出した。さらに、電力を供給する電線についても、２極式電線の一方に流れる電流から発生する電磁波と他方に流れる電流から発生する電磁波とを、同じく重ね合わせることにより相殺させれば、電磁は量を低減可能であることも知得した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。その詳しい内容については、項を改めて説明する。なお、何れかの請求項に係る発明の説明に当たって行う用語の定義等は、その性質上可能な範囲において他の請求項に係る発明にも適用されるものとする。
（請求項１記載の発明の特徴）

請求項１記載の発明に係る面状発熱体（以下、適宜「請求項１の面状発熱体」という）は、本体側電極群と発熱シートとを備えた発熱体本体と、当該発熱体本体と略同形状又は僅かに大きな形状であって当該発熱体本体と絶縁層を介して厚み方向に対向する導電シートと、当該導電シートには、当該本体側電極群と個別に対応するシート側電極群を設けてあり、かつ、当該発熱体本体と直列接続してある。

本体側電極は、一方の極と他方の極のそれぞれに対応するように少なくとも２個必要であるが、一方の極と他方の極のぞれぞれを２ｎ（ｎは自然数）ずつ設ける場合もある。本体側電極の形状や材質などに限定はないが、電流を発熱シート全体にわたって拡散しやすくさせ得るものが好ましい。すべてが同じ形状である必要は必ずしもなく、各々が互いに異なる形状を有していても構わない。シート側電極は、本体側電極と同数であり、その各々が本体側電極の各々と対応する位置に設けてある。各シート側電極は、対応する本体側電極と同形状であることが両者を流れる電流のバランスを図る上で好ましいが、電流のバランスに格別大きな影響を与えない範囲であれば、対応する本体側電極と異なる形状に形成することもできる。導電シートとしては、たとえば、銅やアルミニウムなどの金属箔（金属板）や柔軟性のある合成樹脂製フィルムに導電ペーストによる印刷を施したフィルムなどが好適である。発熱シートと導電シートとの間にある絶縁層は、たとえば、合成樹脂製のシート、導電シートの発熱シート側の面に塗布した絶縁塗料による膜、両シート間にスペーサーなどを介して空隙を形成した場合はその空隙内の空気、などにより構成することができる。上記した合成樹脂製シートの発熱シートに面しない面に導電ペーストによる塗膜を形成し、この塗膜を導電シートとして使用することにより絶縁層と導電シートとを一体化させてもよい。導電シートの材質や表面性状などにもよるが、この導電シートは、身体のような被加温体に対して発熱シートよりも近くに配してもよいし、遠くに配してもよい。近くに配した場合は熱の輻射板として、遠くに配した場合は熱の反射板として、それぞれ機能させることも可能である。

請求項１の面状発熱体によれば、本体側電極群を構成する何れかの本体側電極に供給した電流が、発熱シート内を拡散しながら流れ他の本体側電極（群）に到着する。その後、本体側電極（群）からシート側電極群を構成する何れかのシート側電極（群）に電流が流れ、さらに導電シート内を拡散しながら流れ他のシート側電極（群）に到着する。発熱シート内を流れる電流は発熱シートを発熱させるとともに所定量の電磁波を発生するが、他方、導電シート内を流れる電流も電磁波を発生する。発熱シートと導電シートとを対向させ、かつ、両者を直列接続してあるため前者を流れる電流と後者を流れる電流が、ほぼ逆方向になり、これが、両電流から放射される電磁波を可及的に相殺する。このような相殺機能が、面状発熱体から放射される電磁波量を低減させる。導電シートは、それ自身は発熱体ではないから、電力消費がほとんどない。このため、電力損失なく電磁波低減に貢献する。
（請求項２記載の発明の特徴）

請求項２記載の発明に係る面状発熱体（以下、適宜「請求項２の面状発熱体」という）は、請求項１の面状発熱体であって、前記シート側電極群を構成する少なくとも１つのシート側電極が、前記導電シートと一体化している。すなわち、本体側電極がシート側電極を兼ねている、又は、逆に後者が前者を兼ねている。

請求項２の面状発熱体によれば、請求項１の面状発熱体の作用効果に加え、本体側電極とシート側電極とを一体化させることにより、部品点数の減少と、両者の接続を同時に図ることができるので便利である。
（請求項３記載の発明の特徴）

請求項３に記載の発明に係る面状発熱体（以下、適宜「請求項３の面状発熱体」は、第１側部に沿って延びる第１電極と、当該第１側部と平面方向に対向する第２側部に沿って延びる第２電極と、当該第１電極と当該第２電極との間に位置する発熱シートと、を有する発熱体本体と、当該発熱体本体と略同形状又は僅かに大きな形状であって当該発熱体本体と絶縁層を介して厚み方向に対向する導電シートと、当該第１電極と対向しつつ当該導電シートの第３側部に沿って延びる第３電極と、当該第２電極と対向しつつ当該導電シートの第４側部に沿って延びる第４電極と、を備え、当該第１電極に２極式電線の一方である第１電線を接続可能に構成してあり、かつ、当該第３電極に当該２線式電線の他方である第２電線を接続可能に構成してあるとともに、当該第２電極と当該第４電極とを接続してある。

請求項３の面状発熱体によれば、第１電極に供給した電流が、発熱シート内を拡散しながら流れ第２電極に到着する。その後、第２電極から第４電極に電流が流れ、さらに導電シート内を拡散しながら流れ第３電極に到着する。発熱シート内を流れる電流は発熱シートを発熱させるとともに所定量の電磁波を発生するが、他方、導電シート内を流れる電流も電磁波を発生する。発熱シートと導電シートとを対向させ、かつ、両者を直列接続してあるため前者を流れる電流と後者を流れる電流が、ほぼ逆方向になり、これが、両電流から放射される電磁波を可及的に相殺する。このような相殺機能が、面状発熱体から放射される電磁波量を低減させる。導電シートは、それ自身は発熱体ではないから、電力消費がほとんどない。このため、電力損失なく電磁波低減に貢献する。
（請求項４記載の発明の特徴）

請求項４記載の発明に係る面状発熱体（以下、適宜「請求項４の面状発熱体」という）は、請求項３の面状発熱体であって、前記第２電極と前記第４電極とを一体化してある。

請求項４の面状発熱体によれば、請求項３の面状発熱体の作用効果に加え、本体側電極とシート側電極とを一体化させることにより、部品点数の減少と、両者の接続を同時に図ることができるので便利である。
（請求項５記載の発明の特徴）

請求項５記載の発明に係る面状発熱体（以下、適宜「請求項５の面状発熱体」という）は、請求項３又は４の面状発熱体であって、前記第１電極の一端側と、当該第１電極の一端側と対応する当該第３電極の一端側と、から通電可能に構成してある。

請求項５の面状発熱体によれば、請求項３又は４の面状発熱体であって、電力を給電する個所がまとまるので、給電や配線を行いやすくなる。給電は、電極の一端側だけでなく他端側でもよいし途中でもよいが、両電極の一端側に統一することにより、給電電線の一方と他方とを並べて配することができる。したがって、たとえば、第１電極の一端側と第２電極の他端側との間に給電する場合に比べると緯線を引き回す必要がなくなる。必要がなくなった分、給電や配線が簡単になる。
（請求項６記載の発明の特徴）

請求項６記載の発明に係る面状発熱体（以下、適宜「請求項６の面状発熱体」という）は、請求項３乃至５何れかの面状発熱体であって、前記第１電線が、２本の第１絶縁芯線により構成してあり、かつ、前記第２電線が、２本の第２絶縁芯線により構成してあり、当該第１絶縁芯線の一方と当該第２絶縁芯線の一方とを捩りあわせてあるとともに、当該第１絶縁芯線の他方と当該第２絶縁芯線の他方とを捩りあわせてある。

請求項６の面状発熱体によれば、請求項３乃至５何れかの面状発熱体の作用効果に比べ、電線から放射される電磁波も効果的に低減される。すなわち、第１絶縁芯線の一方と第２絶縁芯線の一方とを拠りあわせることにより、極性の異なる電流を拠りあわせたことになる。さらに、第１絶縁素線の他方と第２絶縁素線の他方とを拠りあわせることにより、極性の異なる電流を拠りあわせたことになる。因果関係は現在解明中であるが、上記構成により極性の異なる電流から放射される電磁波同士が相殺され、その結果、電磁波量が低減されるものと推測される。
（請求項７記載の発明の特徴）

請求項７記載の発明に係る面状発熱体（以下、適宜「請求項７の面状発熱体」という）は、請求項６の面状発熱体であって、拠りあわせた前記第１絶縁芯線の一方と前記第２絶縁芯線の一方と、拠りあわせた前記第１絶縁芯線の他方と前記第２絶縁芯線の他方と、を拠りあわせてある。

請求項７の面状発熱体によれば、請求項６の面状発熱体の作用効果に加え、電磁波量の低減がさらに進む。因果関係はやはり解明中であるが、実験によれば、絶縁芯線同士を拠りあわせるだけでもかなりの低減が認められるが、拠りあわせた２本ずつの絶縁芯線同士を、さらに拠りあわせることにより、前者に比べてより効率的に電磁波量を低減することができる。

各図に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は、面状発熱体の部分斜視図である。図２は、電線の斜視図である。図３は、面状発熱体の概略斜視図である。図４は、図３に示す面状発熱体の展開図である。図５及び６は、導電シートの変形例を示す平面図である。
（面状発熱体の概略構造）

図１及び２に基づいて説明する。面状発熱体１は、ほぼ矩形の発熱体本体３と、発熱体本体３とほぼ同形の導電シート５とにより概ね構成してある。発熱体本体３と導電シート５とは、後述するように直列接続してあり、後述するように、給電部５１と給電部５７に接続した電線１０を介して商用電力を供給するようになっている。
（発熱体本体の構造）

発熱体本体３は、発熱シート３７の長手方向の側部（第１側部）に沿って延びる第１電極３１と、他の側部（第２側部）に沿って延びる第２電極３３と、第１電極の一端に接続した給電部３７と、を備えている。本実施形態における発熱シート３１は、融解ポリエチレンに所定量の炭素微粒子を混入したものからなり、その中に第１電極３１及び第２電極３３を埋め込んである。第１電極３１及び第２電極３３は、何れも平織銅線により構成してある。発熱体本体３は、外面にアルミニウム箔（図示を省略）を貼り付けたＰＥＴシート３５により被覆してある。ＰＥＴシート３５は、導電シート５との間の絶縁層として役割も果たしている。
（導電シートの構造）

本実施形態における導電シート５は、厚さ２５ミクロン程度の銅箔により構成してある。銅箔以外の金属箔や金属板などを用いることもできるが、比較的加工が簡単であり柔軟性にも富むことから、銅箔を採用した。導電シート５の両側部には第３電極５１及び第４電極５３を設けてある。第３電極５１は発熱体本体３の第１電極３１と、第４電極５３は同じく第２電極３３と、それぞれ対応させてある。これは、発熱体本体３を流れる電流と導電シート５を流れる電流とが逆方向同士でバランスさせるようにするためである。第４電極５３と第２電極３３とは、その両端において接続してある。これにより、発熱体本体３と導電シート５が直列接続されたことになる。両電極も平織銅線により構成してあり、その設置は、図１の拡大図に示すように、導電シート５の側端を同方向に折り曲げて電極を包み込むようにして行う。物理的にも強度を出しやすいことと、電極と導電シート間の接触面積を可能な限り大きくすることにより、接触抵抗を抑えること、がその主目的である。上述したＰＥＴシート３５と同じ素材によるＰＥＴシート５９により、導電性シート５の全体を被覆してある。これは、導電シート５を保護することと、発熱シート３５との間にＰＥＴシート３５と一緒に絶縁層を形成すること、のためである。なお、導電シートは、図５に示すように、電極間を網目状に構成したり、図６に示すように、梯子状に構成したりすることもできる。
（電力供給）

図１及び２に基づいて説明する。符合Ｃは、２０Ｖ／５０（６０）Ｈｚ単相２線式の商用交流を供給するためのコンセントを、符合Ｐは、コンセントＣに差込可能な電源プラグを、符合Ｈは、たとえば、床暖房用のパネルヒーターや炊飯ジャーやパーソナルコンピューターのような電気機器（負荷）を、それぞれ示している。コンセントＣは、一方の極Ｃａと他方の極Ｃｂとを有し、プラブＰは、一方の極Ｐａと他方の極Ｐｂとを有している。プラグＰには電線１が接続してあり、電線１を介して面状発熱体１へ電力を送電可能に構成してある。

ここで、コンセントＣの一方の極Ｃａ及び他方の極Ｃｂと、プラブＰの一方の極Ｐａ及び他方の極Ｐｂを介して送電されるが、そのときのある時点における電流の流れは次のとおりである。すなわち、一方の極を流れる第１電流は２本の第１絶縁芯線１１（＋），第１絶縁芯線１１（＋）に分流されて２つの分流からなる第１分流群を形成する。これと同様に他方の極を流れる第２電流は２本の第２絶縁芯線２１（−），第２絶縁芯線２１（−）に分流されて２つの分流からなる第２分流群を形成する。ここで、第１絶縁芯線１１（＋）と第２絶縁芯線２１（−）とが対をなしているので第１分流と第２分流とが送電方向である電気機器Ｈ方向に渡って沿って流れ２つの対電流を形成する。このとき、第１分流群の各々と第２分流群の各々とが所定ピッチで拠りあいながら、さらに、複数の対電流同士が拠りあいながら送電される。送電される際の第１分流と第２分流とは、互いの極性が逆になるため、両者から出る電磁波の方向も逆となる。逆の極性を持つ第１分流と第２分流とを対にして送電するため、電磁波同士が相殺され、電線１全体から出る電磁波の総量が大幅に低減できる。このため、電線１の近くにいる人が電磁波の被爆から解放され、また、近くにある電子機器などが電磁波の悪影響を受けづらくなる。
（電流の流れ）

図３及び４に基づいて説明する。電線１０により給電部３７を介して第１電極３１に供給した電流が、発熱シート３５内を拡散しながら流れ第２電極３３に到着する。その後、第２電極３３から第４電極５３に電流が流れ、さらに導電シート５内を拡散しながら流れ第３電極５１に到着する。発熱シート３５内を流れる電流は発熱シート３５を発熱させるとともに所定量の電磁波を発生するが、他方、導電シート５内を流れる電流も電磁波を発生する。発熱シート３５と導電シート５とを対向させ、かつ、両者を直列接続してあるため前者を流れる電流と後者を流れる電流が、図示するようにほぼ逆方向になり、これが、両電流から放射される電磁波を可及的に相殺する。このような相殺機能が、面状発熱体１から放射される電磁波量を低減させる。

発明の効果

本発明によれば、電磁波の放射量を低減しながら効率のよい面状発熱体を提供することができる。さらに、面状発熱体の電線から放射される電磁波をも低減し、これにより、電線を含めた面状発熱体全体から放射される電磁波低減を、より確実なものとすることができる。

面状発熱体の部分斜視図である。 電線の斜視図である。 面状発熱体の概略斜視図である。 図３に示す面状発熱体の展開図である。 導電シートの変形例を示す平面図である。 導電シートの変形例を示す平面図である。

符合の説明

１ 面状発熱体
３ 発熱体本体
５ 導電シート
１０ 電線
３１ 第１電極
３３ 第２電極
５１ 第３電極
５３ 第４電極

Claims (7)

1. 本体側電極群と発熱シートとを備えた発熱体本体と、
   当該発熱体本体と略同形状又は僅かに大きな形状であって当該発熱体本体と絶縁層を介して厚み方向に対向する導電シートと、
   当該導電シートには、当該本体側電極群を構成する各本体側電極と個別に対応するシート側電極群を設けてあり、
   当該導電シートが、当該発熱体本体と直列接続してある
   ことを特徴とする面状発熱体。
2. 前記シート側電極群を構成する少なくとも１つのシート側電極が、前記導電シートと一体化している
   ことを特徴とする請求項１記載の面状発熱体。
3. 第１側部に沿って延びる第１電極と、当該第１側部と平面方向に対向する第２側部に沿って延びる第２電極と、当該第１電極と当該第２電極との間に位置する発熱シートと、を有する発熱体本体と、
   当該発熱体本体と略同形状又は僅かに大きな形状であって当該発熱体本体と絶縁層を介して厚み方向に対向する導電シートと、
   当該第１電極と対向しつつ当該導電シートの第３側部に沿って延びる第３電極と、
   当該第２電極と対向しつつ当該導電シートの第４側部に沿って延びる第４電極と、を備え、
   当該第１電極に２極式電線の一方である第１電線を接続可能に構成してあり、かつ、当該第３電極に当該２線式電線の他方である第２電線を接続可能に構成してあるとともに、当該第２電極と当該第４電極とを接続してある
   ことを特徴とする面状発熱体。
4. 前記第２電極と前記第４電極とを一体化してある
   ことを特徴とする請求項３記載の面状発熱体。
5. 前記第１電極の一端側と、当該第１電極の一端側と対応する当該第３電極の一端側と、から通電可能に構成してある
   ことを特徴とする請求項３又は４記載の面状発熱体。
6. 前記第１電線が、２本の第１絶縁芯線により構成してあり、かつ、前記第２電線が、２本の第２絶縁芯線により構成してあり、
   当該第１絶縁芯線の一方と当該第２絶縁芯線の一方とを捩りあわせてあるとともに、当該第１絶縁芯線の他方と当該第２絶縁芯線の他方とを捩りあわせてある
   ことを特徴とする請求項３乃至５何れか記載の面状発熱体。
7. 拠りあわせた前記第１絶縁芯線の一方と前記第２絶縁芯線の一方と、拠りあわせた前記第１絶縁芯線の他方と前記第２絶縁芯線の他方と、を拠りあわせてある
   ことを特徴とする請求項６記載の面状発熱体。

Images