JP2011185555A - 輻射熱放射パネル、及び暖房器具 - Google Patents

Abstract

【課題】輻射熱放射パネルを平面的に増大させることなく、一定のスペース内で輻射熱の照射量を増加させることのできる輻射熱放射パネルを提供する。
【解決手段】一面側１ａに発熱体を重ね合わせて設置し、熱体によって一面側を加熱することで他面側１ｂより輻射熱を発する放射面を備えた基体１の他面側の少なくとも一部に、複数の突出部２と複数の窪み部３から構成された非平坦領域αを備える。そうすると、平面的に露呈するだけではなく立体的にも露呈する非平坦領域が形成され、放射面の表面積が、平面的に露呈する領域だけと比べて増大したものとなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、輻射熱を発する輻射熱放射パネル、及びこの輻射熱放射パネルを用いた暖房器具に係り、詳しくは、平面的に一定のスペース内で輻射熱の照射量を増加させて暖房効率の上昇を可能とした技術に関するものである。

暖房器具は、ファンヒータや電気ヒータのように部屋の空気を暖めるタイプと、ホットカーペットやコタツ、あんか、ひざ掛け、カイロのように身体を暖めるタイプとの二つに大きく分けることができる。また、前者のタイプの暖房器具のうち、ファンヒータは、部屋の空気を温風で直接的に暖めることを特徴とし、一方、電気ヒータは、身体を輻射熱で暖めるほか、部屋の壁や家具を輻射熱で暖めた結果、間接的にその熱で部屋の空気を暖めることを特徴とする。

このような電気ヒータにおいて、特にパネルを用いて輻射熱を発するようにしたものは、以下の点で望ましいとされている。
１）立ち上がりが早く暖房効率が高い。
２）燃焼系の暖房器具のように部屋の空気を汚すことがない。
３）火炎によるものでないので火事の心配がない。
４）温風を吹き出すものではないので静かであり、かつ、埃が舞わない。
５) 構造が単純であり安価である。
６）薄くて軽く、容易に移動することができる。

また、パネルを用いた電気ヒータでは、パネルが一定の温度と一定の放射率をもった物質からなるものであれば、パネルの大きさ（表面積）に比例して輻射熱の照射量が増減変化することが知られている。すなわち、パネルを用いた電気ヒータは、一面側及び他面側が共に平坦なパネルを用いており、この一面側に発熱体を重ね合わせて設置して加熱することで、その他面側より輻射熱を発するものとなっている。ゆえに、パネル上において輻射熱を発する領域が１．５倍になれば、輻射熱の照射量も比例的に増加（変化）して１．５倍となり、一方、パネル上において輻射熱を発する領域が０．５倍になれば、輻射熱の照射量も比例的に減少（変化）して０．５倍となる。そのため、暖房効率の上昇を目的として輻射熱の照射量を増加させる場合、パネルの平面的な大きさを増大させる必要がある。

しかしなから、パネルを大きくすることは、暖房器具が全体的に大型化してしまうこととなり、部屋が狭い日本の住宅事情を考慮すると、居住スペースを制限してしまうことになり望ましくない。しかも、暖房器具が大型化してしまうと、製造工場や販売店舗からの搬送、及び設置場所での移動等において非常に煩わしいものとなってしまう。
一方、パネルの平面的な大きさをそのままにして、輻射熱の照射量を増加させようとすると、当然のことながらパネルの表面温度を上昇させなければならない。ところが、加熱温度が上昇することでパネルの表面が高温となり非常に危険であると共に、パネル自体が高温での加熱によって変質や劣化を生じる虞がある。さらに、パネルの加熱に要する電気代も一層掛かるものとなってしまう。

そこで、暖房効率を上昇させるようにした暖房器具として、裏面に発熱体を取り付ける金属板（パネルに相当）において、その表面に、加熱により遠赤外線を放射するセラミックを塗装するようにした遠赤外線パネルヒータが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
このような遠赤外線を放射する暖房器具は、遠赤外線の効果により体の表面だけでなく内側からも優しく暖めてくれるので、近年注目されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載された手段は、加温効果に優れている遠赤外線を輻射熱として発するようにしたものであって、輻射熱の照射量を増加させるようにしたものではない。ゆえに、単に遠赤外線を放射するパネルを用いても、単位面積当たりの輻射熱の照射量を増加させることは困難である。

特開２００９−２９５４５１号公報

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、輻射熱放射パネルを平面的に増大させることなく、一定のスペース内で輻射熱の照射量を増加させることのできる輻射熱放射パネルを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る輻射熱放射パネルは、発熱体と重ね合わせて設置され、前記発熱体によって一面側を加熱することで他面側より輻射熱を発する放射面を備えたパネルであって、基体の他面側の少なくとも一部に、複数の突出部と複数の窪み部から構成された非平坦領域を備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る輻射熱放射パネルは、請求項１に記載の輻射熱放射パネルにおいて、前記基体は、一面側が平坦であり、他面側に非平坦領域を備えた一つの板状部材から構成した単層構造体であることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る輻射熱放射パネルは、請求項１に記載の輻射熱放射パネルにおいて、前記基体は、平坦面を有する第一板状部材と、非平坦領域を備えた第二板状部材とを重ね合わせて構成した積層構造体であり、前記第一板状部材と前記第二板状部材との間に中空部を備えることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る輻射熱放射パネルは、請求項１乃至３の何れか１項に記載の輻射熱放射パネルにおいて、前記基体は、複数のプレートから構成され、各プレートは、その端縁部に組み合わせ用の連結部を備えていることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る輻射熱放射パネルは、請求項１乃至４の何れか１項に記載の輻射熱放射パネルにおいて、前記基体は、湾曲していることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る輻射熱放射パネルは、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の輻射熱放射パネルにおいて、前記基体は、放射面より輻射熱として遠赤外線を発するものであることを特徴とする。

本発明の請求項７に係る輻射熱放射パネルは、請求項６に記載の輻射熱放射パネルにおいて、前記基体は、セラミック板、金属板上に遠赤外線放射性セラミックコーティング加工を施したセラミック塗装板、金属板上にアルマイトコーティング加工を施した表面酸化皮膜板、金属板上に遠赤外線放射性塗料コーティング加工を施した遠赤外線塗料板、耐熱強化板の何れかよりなることを特徴とする。

本発明の請求項８に係る輻射熱放射パネルは、請求項１乃至７の何れか１項に記載の輻射熱放射パネルにおいて、前記非平面領域は、任意の模様を呈していることを特徴とする。

本発明の請求項９に係る輻射熱放射パネルは、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の輻射熱放射パネルにおいて、前記非平面領域は、突出部と窪み部が並列に配された縞模様を呈していることを特徴とする。

本発明の請求項１０に係る暖房器具は、前記請求項１乃至９の何れか１項に記載の輻射熱放射パネルを用いたことを特徴とする。

本発明に係る輻射熱放射パネルは、発熱体と重ね合わせて設置され、この発熱体によって一面側を加熱することで他面側より輻射熱を発する放射面を備えたパネルであって、基体の他面側の少なくとも一部に、複数の突出部と複数の窪み部から構成された非平坦領域を備える。ゆえに、基体の他面側において輻射熱を発する放射面となる領域に複数の突出部と複数の窪み部が設けることで、平面的に露呈するだけではなく立体的にも露呈する領域（非平坦領域）が形成され、放射面が平坦なパネルと比べて、放射面の表面積が増大したものとなる。
したがって、輻射熱放射パネルのサイズを平面的に増大させることなく、一定のスペース内で輻射熱の照射量を増加させることができる輻射熱放射パネルを提供することができる。

本発明に係る輻射熱放射パネルを示す正面斜視図である。 図１に示す輻射熱放射パネルの非平坦領域の構造を模式的に説明する図である。 本発明に係る輻射熱放射パネルにおける基体の第一の構造を説明する部分拡大図である。 本発明に係る輻射熱放射パネルにおいて表面積が増大することを説明する部分拡大図である。 本発明に係る輻射熱放射パネルにおいて表面積が増大することを説明する部分拡大図である。 本発明に係る輻射熱放射パネルを用いたパネルユニットの構造を模式的に説明する展開図である。 本発明に係る輻射熱放射パネルを用いた暖房器具を示す斜視図である。 本発明に係る輻射熱放射パネルにおける基体の第二の構造を説明する部分拡大図である。 本発明に係る輻射熱放射パネルにおけるプレー同士の連結構造を説明する部分拡大図である。 本発明に係る輻射熱放射パネルの他の構造を説明する斜視図である。

以下、本発明における実施の形態の一例について、図面を参照して説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるため技術的に種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

まず、本発明で意図する輻射熱放射パネルは、発熱体と重ね合わせて設置され、この発熱体によって一面側を加熱することで他面側より輻射熱を発する放射面を備えたパネルをいう。そして、この輻射熱放射パネルは、放射面から発せられる輻射熱によって部屋の空気を間接的に暖める（すなわち、部屋の壁や家具を輻射熱で暖めた結果、間接的にその熱で部屋の空気を暖める）ように、部屋に対して放射面が露呈して設置されることになるので、輻射熱放射パネルの他面側がいわゆる正面となり、一面側が背面となる。
したがって、以下の説明では、輻射熱放射パネルの一面側を「背面」、同他面側を「正面」と称することがある。

＜第１の実施の形態＞
図１及び図２に示すように、本実施の形態における輻射熱放射パネル１０は、基体１の他面側１ｂの少なくとも一部に、複数の突出部２・・２と、複数の窪み部３・・３から構成された非平坦領域αを備える。すなわち、輻射熱放射パネル１０は、発熱体と重ね合わさる基体１の一面側１ａが平坦であって、輻射熱を発する放射面となる同他面側１ｂの少なくとも一部が平坦ではない構造を有している。この非平坦領域αは、少なくとも一部に備えるものとするので、基体１の他面側１ｂのほぼ全域に備えるものとしても良い。

基体１は、熱源（発熱体）から放たれる熱を伝達し輻射熱として発することができるものであれば良く、たとえば、金属や木材、ガラス等から構成された平板状体とすることができる。この基体１としては、熱衝撃や機械的衝撃に強く、重ね合わされる発熱体による高温での加熱によって変質や劣化を生じる虞の少ない金属体が望ましく、特に、短時間に加熱ができて熱効率の点で優れているアルミ板を用いることが望ましい。

また、基体１は、図３に示すように、たとえば、一面側１ａが平坦であり、他面側１ｂに突出部２と窪み部３からなる非平坦領域αを備えた一つの平板状部材から構成した単層構造体とすることができる。このように基体１を単層構造体とした場合、構造が簡素であると共に、発熱体からの熱を効率良く伝えることができる。

非平坦領域αは、平面的に露呈するだけではなく立体的にも露呈する輻射熱の放射面であり、たとえば、その断面形状が、波型、鋸歯型、方形凹凸型等となるように構成できる。図１乃至図３において、非平坦領域αは波型に形成されたものとして示されている。

このような非平坦領域αを有する放射面において、放射面が平坦である従来のパネルに比して単位面積当たりの実質上の表面積が増大することは、図４及び図５おいて説明することができる。なお、非平坦領域αの表面積は、突出部２及び窪み部３の大きさや形状等によって当然変化するものである。ゆえに、必要に応じて突出部２や窪み部３の大きさや形状等を適宜設計変更すれば良い。

図４は、非平坦領域αが波型（もしくは鋸歯型）に形成された場合を示すものである。このとき、たとえば、第一窪み底部３ａから突出頂部２ａまでの長さＭ１、及び突出頂部２ａから第二窪み底部３ｂまでの長さＭ２が何れも２．２５ｍｍであり、一方、第一窪み底部３ａから第二窪み底部３ｂまでの平面的な長さＬ１が３ｍｍであるとすると、第一窪み底部３ａから第二窪み底部３ｂまでの立体的な長さはＭ１＋Ｍ２＝４．５ｍｍとなり、平面的な場合に比して１．５倍の長さとなる。

また、図５は、非平坦領域αが方形凹凸型に形成された場合を示すものである。このとき、たとえば、第一窪み底部３ａから第一突出頂部２ａまでの長さ（高さ）Ｎ１、第一突出頂部２ａから第二突出頂部２ｂまでの長さＮ２、及び第二突出頂部２ｂから第二窪み底部３ｂまでの長さ（高さ）Ｎ３が何れも３ｍｍであり、一方、第一窪み底部３ａから第二窪み底部３ｂまでの平面的な長さＬ２が３ｍｍであるとすると、第一窪み底部３ａから第二窪み底部３ｂまでの立体的な長さはＮ１＋Ｎ２＋Ｎ３＝９ｍｍとなり、平面的な場合に比して３倍の長さとなる。

したがって、放射面に非平坦領域αを設けることで、パネルの平面的な大きさを変えることなく表面積を増大させることができる。

また、本発明において、基体１は、放射面より輻射熱として遠赤外線を発するものとすることができる。この場合、基体１としては、たとえば、セラミック板、金属板上に遠赤外線放射性セラミックコーティング加工を施したセラミック塗装板、金属板上に特殊アルマイトコーティング加工を施した表面酸化皮膜板、金属板上に遠赤外線放射性塗料コーティング加工を施した遠赤外線塗料板、耐熱強化板、等を挙げることができる。
このように輻射熱として遠赤外線を発することで、ムラなく均一に暖めることができ、暖房効率が高いものとすることができる。

また、本発明において、非平面領域αは、任意の模様を呈するものとしても良い。この模様としては、図示しないが、たとえば、正面から見て、横縞模様、波模様、放射模様、多重円模様、ハート模様、星模様、水玉模様といった任意の模様、もしくはこれらの組み合わせ模様とすることができる。特に、非平面領域αとしては、突出部２と窪み部３が並列に配された縞模様を呈するものとする望ましい。
また、非平面領域αは、突出部２が、小さな半球状、円筒状、角錐状（ピラミッド型）、といった任意の形状をした小突起体からなるものとしても良い。

このように非平面領域αにおいて、突出部２と窪み部３によって任意の模様を呈するものとすると、この模様の違いによって、パネルの材質や輻射熱の照射量といった性能を視覚的に容易に区分可能とすることができるものとなる。また、非平坦領域αを、直線や曲線を用いた模様によって構成することで、容易に表面積の拡大を行うことができる。

また、任意の模様として縞模様を呈するものとすると、突出部２と窪み部３の向きが同じであるので、突出部や窪み部に溜まった塵や埃の掃除等のメンテナンスがし易いものとなる。しかも、突出部と窪み部の向きが垂直となる縦縞模様とすれば、突出部や窪み部に塵や埃が溜まる機会を低減させることができる。

以上のように構成した輻射熱放射パネル１０を用いて暖房器具を構成する場合、まず、図６に示すように、パネルヒータユニット３０を作成する。
パネルヒータユニット３０は、たとえば、全体が数十ｃｍ四方の長方形をした、厚さが１０〜２０ｍｍ程度の薄板状であって、前面側から順に、前面フレーム２２、遠赤外線放射パネル１０、面状発熱体２１、背面パネル２３を密着するように重ね合わせて固定した構造となっている。

面状発熱体２１は、遠赤外線放射パネル１０を一面側１ａより加熱する発熱体である。図６において、面状発熱体２１は、シート状をした２枚の絶縁マイカ１６ａ，１６ｂの間に、通電することで発熱する薄板状電熱線１５を挟み込んだ構造をしたものとして示されている。また、薄板状電熱線１５としては、板状ニクロム線が挙げることができる。この面状発熱体２１は、たとえば、表面温度が２３０〜２７０℃となる程度まで遠赤外線放射パネル１０を加熱する。

前面フレーム２２は、パネルヒータユニット３０の組み付け用の金属枠体である。
背面パネル２３は、遠赤外線放射パネル１０の反りを防止するための押さえ板である。
なお、パネルヒータユニット３０において、面状発熱体２１と背面パネル２３との間に、背面側への熱の放出を防止する断熱シート体２４を配するようにしても良い。

以上のように構成したパネルヒータユニット３０は、図７に示すように、筐体５１へ電気回路（図示せず）と共に搭載することで、パネルヒータ５０とする。
なお、図中の符号５２は、パネルヒータユニット３０の前面を覆うように筐体５１へ取り付けられた防御網であり、遠赤外線放射パネル１０の表面への接触を防止する。また、符号５４は、面状発熱体２１が発熱するように通電すること、又は面状発熱体２１への通電を停止するといった操作を行うための電源入切スイッチである。また、符号５５は、面状発熱体２１への通電状態、すなわち、遠赤外線放射パネル１０を加熱する消費電力を制御する操作を行うための出力切替えスイッチである。さらに、符号５６は、パネルヒータ５０の移動を容易にするための移動キャスターである。

そして、このようなパネルヒータ５０では、輻射熱放射パネル１０から出る輻射熱（遠赤外線）を反射板などで前面に放出し、周囲の空気をジワジワと暖めていく。しかも、輻射熱の放射面の表面積が平坦なパネルと比べて増大したものとなっているので、輻射熱放射パネルのサイズを平面的に増大させることなく、一定のスペース内で放射面から発せられる輻射熱の照射量を増加させて暖房効率を上昇させることができる。

＜第２の実施の形態＞
また、本発明では、図８に示すように、基体１として、平坦面を有する第一板状部材１１と、非平坦領域を備えた第二板状部材１２とを貼り合わせて構成した積層構造体とすることができる。
なお、以下に述べる他の各実施の形態では、上述した第１の実施の形態と異なる部分を中心に説明する。したがって、第１の実施の形態と同様の構成部分は同じ符号を付してその説明は省略し、特に説明しない限り同じであるものとする。

第一板状部材１１は、一面側１１ａ及び他面側１１ｂの何れも平坦であり、熱源（発熱体）から放たれる熱を伝達し、拡散する。この第一板状部材１１としては、発熱体からの熱を伝導することができるものであれば良く、上記第１の実施の形態における基体と同様に、たとえば、金属や木材、ガラス等から構成された平板状体とすることができるが、熱衝撃や機械的衝撃に強く、重ね合わされる発熱体による高温での加熱によって変質や劣化を生じる虞の少ないと共に、短時間に加熱ができて熱効率の点で優れているアルミ板を用いることが望ましい。

一方、第二板状部材１２は、一面側１２ａ及び他面側１２ａの何れにも非平坦領域を有し、発熱体からの熱を伝導し、放射する。この第二板状部材１２としては、熱衝撃や機械的衝撃に強く、短時間に加熱ができて熱効率の点で優れていることから、第一板状部材１１と同様に、アルミ板を用いることが望ましい。

また、第二板状部材１２は、放射面より輻射熱として遠赤外線を発するものとした場合、たとえば、セラミック板、金属板上に遠赤外線放射性セラミックコーティング加工を施したセラミック塗装板、金属板上に特殊アルマイトコーティング加工を施した表面酸化皮膜板、金属板上に遠赤外線放射性塗料コーティング加工を施した遠赤外線塗料板、耐熱強化板、等とすることができる。

以上のような積層構造体では、第一板状部材１１と第二板状部材１２とを貼り合わせることで、第一板状部材１１の一面側１２ａが基体１の背面、及び第二板状部材１２の他面側１２ａが同正面となり、第一板状部材１１と第二板状部材１２との間に中空部１３を備える。この中空部１３は、熱溜り層となるものである。ゆえに、積層構造体からなる基体１の場合、この中空部１３によって基体１における放射面の保温性を得ることができると共に、放射面における熱の均一性が得られることになる。

また、このように基体１を積層構造体とした場合、平坦面を有する第一板状部材１１と、非平坦領域を設けた第二板状部材１２とを別々に作成することができるので、単層構造体に比べて簡単かつ安価に作製することができるといった利点も有する。

＜第３の実施の形態＞
また、本発明では、図２に示すように、基体１を、複数のプレート１００から構成されたものとすることができる。
図２において、基体１は４つのプレート１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄから構成されたものとして示されているが、プレート１００の数はこれに限定されず、設計に応じて適宜増減変更して良い。

この各プレートは、図９に示すように、他のプレートとの隣接側端縁部に、プレート組み合わせ用の連結部４，５を備えている。図９において、一方のプレート１００−１に雌型連結部４が設けられ、他方のプレート１００−２に雄型連結部５が設けられたものとして示されている。したがって、この雌型連結部４内へ雄型連結部５を嵌合させることで、隣接する二つのプレート同士を一体的に組み合わせることができる。

このように基体が複数のプレートから構成されたものとすることで、輻射熱放射パネルを構成するパネルの一部が破損等したとき、パネル自体を全体的に交換するのではなく、必要なプレートだけを部分的に交換することで、効率良く経済的にパネルの修理を行うことができる。

＜第４の実施の形態＞
また、基体１は、図１０に示すように、平板状に限らず、他の形状としたものであっても良い。すなわち、気体１が、アルミ板等の金属平板状体から構成されたものの場合、その全体形状を自由に変更することができる。
図１０において、基体２０は、一方向に湾曲した弓形状板として示されている。したがって、この基体２０をプレートとして複数組み合わせることで、環状の基体を構築することができ、輻射熱を３６０℃に放射可能とした輻射熱放射パネルとすることができる。

このように基体１の全体形状を任意に変更することで、設置場所に最適な輻射熱放射パネルとすることができる。

なお、本実施の形態では、輻射熱放射パネルを暖房器具（電気ヒータ）に用いた場合について説明したが、本発明の輻射熱放射パネルはこれに限らず、床暖房のような暖房構造や、調理器具にも応用可能である。

本発明は、輻射熱放射パネルを扱う業種において産業上有用であり、特に、輻射熱放射パネルを用いた暖房器具における市場において有用である。

１ 基体、１ａ 一面、１ｂ 他面、２ 突出部、３ 窪み部、４ 雌型連結部、５ 雄型連結部、１０ 輻射熱放射パネル、１１ 第一板状部材（基体）、１２ 第二板状部材（基体）、２１ 面状発熱体、２２ 前面フレーム、２３ 背面パネル、２４ 断熱シート体、３０ パネルヒータユニット、５０ パネルヒータ（暖房器具）。

Claims (10)

1. 発熱体と重ね合わせて設置され、前記発熱体によって一面側を加熱することで他面側より輻射熱を発する放射面を備えたパネルであって、
   基体の他面側の少なくとも一部に、複数の突出部と複数の窪み部から構成された非平坦領域を備えることを特徴とする輻射熱放射パネル。
2. 前記基体は、一面側が平坦であり、他面側に非平坦領域を備えた一つの板状部材から構成した単層構造体であることを特徴とする請求項１に記載の輻射熱放射パネル。
3. 前記基体は、平坦面を有する第一板状部材と、非平坦領域を備えた第二板状部材とを重ね合わせて構成した積層構造体であり、前記第一板状部材と前記第二板状部材との間に中空部を備えることを特徴とする請求項１に記載の輻射熱放射パネル。
4. 前記基体は、複数のプレートから構成され、各プレートは、その端縁部に組み合わせ用の連結部を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の輻射熱放射パネル。
5. 前記基体は、湾曲していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の輻射熱放射パネル。
6. 前記基体は、放射面より輻射熱として遠赤外線を発するものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の輻射熱放射パネル。
7. 前記基体は、セラミック板、金属板上に遠赤外線放射性セラミックコーティング加工を施したセラミック塗装板、金属板上にアルマイトコーティング加工を施した表面酸化皮膜板、金属板上に遠赤外線放射性塗料コーティング加工を施した遠赤外線塗料板、耐熱強化板の何れかよりなることを特徴とする請求項６に記載の輻射熱放射パネル。
8. 前記非平面領域は、任意の模様を呈していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の輻射熱放射パネル。
9. 前記非平面領域は、突出部と窪み部が並列に配された縞模様を呈していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の輻射熱放射パネル。
10. 前記請求項１乃至９の何れか１項に記載の輻射熱放射パネルを用いたことを特徴とする暖房器具。

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