JP3007413U - パネルヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄く軽量で遠赤外線放射効率が良く、温度暴
走を生じることがなく、表面全体で均一な遠赤外線を安
定して放射するとともに、所定温度に速やかに発熱する
ことができ、用途に応じて遠赤外線の放射方向を選択で
き、広範囲の用途に使用可能とし、見栄えが良く、しか
も充分な強度を有するとともにヒータとしての安全性が
高く容易にかつ安価に組み立てることができるパネルヒ
ータを提供する。 【構成】 炭素繊維混抄紙からなり遠赤外線を放射する
湾曲面状発熱体３９と、面状発熱体と対向する表面側に
アルミシート反射板を設けた湾曲ハニカムコア３７と、
面状発熱体とハニカムコア間に介在するロッド３８と、
面状発熱体の前面周縁部に当接しヒータ調節部を設けた
前部湾曲枠体４０と、前部枠体と間隔を有し背面にヒー
タ支持部材を設けた後部湾曲枠体３４と、前部枠体と後
部枠体とを連結し前記各部材を一体化する固定部材とか
らなるようにパネルヒータを構成したものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は炭素繊維面状発熱体を発熱源として使用したパネルヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

暖房装置として石油、ガス燃焼器具及び電熱器具等が広く用いられているが、 特に、局部的な暖房を行う暖房器具としては電熱によるパネルヒータが用いられ ている。このような電熱によるパネルヒータにおいては、近年遠赤外線を放射す るパネルヒータが、被服等の貫通力が大きく暖房効率が高いことで注目されてい る。

【０００３】 遠赤外線を放射するパネルヒータの熱源としては主としてニクロム線等の電気 抵抗値の高い金属発熱体を用い表面にカーボンパウダー、セラミックス等を設け 、これを加熱することによって、カーボンやセラミックスから遠赤外線を放射さ せることが行われている。また、パネルヒータの熱源として、炭素繊維面状発熱 体を用いることも提案されているが、実用化のために多くの解決すべき課題が存 在し、普及するには至っていない。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来のニクロム線等の金属発熱体表面にカーボンやセラミックス等の設け たパネルヒータにおいては、発熱源としてのニクロム線、及び熱放射源としての カーボンやセラミックスが嵩ばり、かつ重いため、その使用範囲が限定されるほ か、遠赤外線は発熱源から遠赤外線放射源に熱を伝達させているので伝熱効率が 悪く、遠赤外線の放射効率が悪い欠点がある。また、発熱源としてのニクロム線 の配置等により発熱ムラが生じるほか、発熱源の熱が裏面にも伝達されるため熱 効率が悪く、これを防止するため断熱ボート等を設けると更に重量が増加するこ ととなる。

【０００５】 一方、炭素繊維面状発熱体をパネルヒータとして用いる場合には、パネル全面 に亘って均一に発熱するとともに、所定温度に速やかに発熱する炭素繊維面状発 熱体が開発されておらず、しかも低温に温度調節することが困難であり、局部的 な熱暴走を生じることがあるため、その実用化はきわめて困難であった。更にこ のような炭素繊維面状発熱体の上記欠点を解消するため、面状発熱体に各種部材 を積層し一体化してパネルヒータを形成する必要があるが、その適切な形成手段 が開発されていなかった。また、炭素繊維面状発熱体は薄く、軽量で自由に変形 する長所を有する一方、所定形状を維持するためには補強部材及び枠体等を必要 とするが、それ等の部材を製品としての見栄えが良く、軽量でありながら充分な 強度を有し、ヒータとしての安全性が高く、容易にかつ安価に組み立てることが できパネルヒータの開発が必要とされる。

【０００６】 したがって、本考案は、薄く軽量で遠赤外線放射効率が良く、温度暴走を生じ ることがなく、表面全体で均一な遠赤外線を安定して放射するとともに、所定温 度に速やかに発熱することができ、用途に応じて遠赤外線の放射方向を選択でき 、広範囲の用途に使用可能とし、見栄えが良く、しかも充分な強度を有するとと もにヒータとしての安全性が高く容易にかつ安価に組み立てることができるパネ ルヒータを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記課題を解決するため、炭素繊維混抄紙からなり遠赤外線を放射 する湾曲面状発熱体と、面状発熱体と対向する表面側にアルミシート反射板を設 けた湾曲ハニカムコアと、面状発熱体とハニカムコア間に介在するロッドと、面 状発熱体の前面周縁部に当接しヒータ調節部を設けた前部湾曲枠体と、前部枠体 と間隔を有し背面にヒータ支持部材を設けた後部湾曲枠体と、前部枠体と後部枠 体とを連結し前記各部材を一体化する固定部材とからなるようにパネルヒータを 構成したものである。

【０００８】

【作 用】 本考案は、上記のように構成したので、炭素繊維混抄紙から放射される遠赤外 線は表面全体から均一に放射され、その発熱開始時には、炭素繊維混抄紙の裏面 に位置するアルミシートからなる反射板に反射された面状発熱体自身の放射熱に よって加熱され、速やかに所定の温度に立ち上がる。このような機能を有する炭 素繊維面状発熱体は、薄く軽量に形成され、反射体はアルミシート製であり、裏 面の発熱体はハニカムコアからなるので、全体が薄く軽量となっている。また、 その製造に際しては、後部枠体上に反射板、ハニカムコア、ロッド、面状発熱体 を順に載置し、その上から前部枠体を覆せ、両枠体を連結する固定部材により両 者を固定することにより全部材は一体化してパネルヒータが形成される。更に、 面状発熱体の遠赤外線放射面が曲面をなしているので、パネルヒータの用途に合 わせて遠赤外線の放射方向を内方に集中させ、あるいは外方に発散させる等任意 の曲面を選択する。

【０００９】

【実施例】

本考案の実施例を図面に基づいて説明する。本考案が適用される炭素繊維面状 発熱体は、その断面を図９に示すように、コウゾ、マニラ麻、ミツマタ等からな る和紙用靭皮繊維及び／又はパルプ繊維２１と、炭素繊維２２とを混合し抄紙し て形成されている。炭素繊維としては、フィラメント径６．８μ、比抵抗２０μ Ωｍ程度のＰＡＮ系炭素繊維を約５〜１５％程混合したものが用いられる。

【００１０】 このような靭皮繊維を混合して抄出する際には、例えばトロロアオイの根から 抽出した粘液を混合する。トロロアオイの根の粘液は、和紙の「ネリ」として使 用されているものであるが、特に炭素繊維と混抄する際には、炭素繊維の分散を 良好とし、また、抄紙後に乾燥すると、粘性が消える特性は面状発熱体として好 特性であり、かつこの粘液は炭素繊維が相互に重なり合う部分に接着剤のように 付着し、炭素繊維の接触抵抗を安定化し、面状発熱体の温度暴走を防止し、通電 電流に応じた一定の温度維持特性を発揮させる。その他、炭素繊維と靭皮繊維と を結合する粘剤、例えばポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、ＣＭＣ 等の合成粘剤を用いてもよい。

【００１１】 上記のような組成をなす炭素繊維面状発熱体素材２は、バッチ方式でも、ある いは長網を用いた連続抄紙法でも製造することができ、連続長に製造された場合 においても、本素材からなる炭素繊維面状発熱体の厚さは０．３ｍｍ程度であり 、しかも炭素繊維は塊りでなく、数ミクロンの単繊維に分離分散しているので、 通常の刃物で容易に所定長に裁断し、例えば８００×６００ｍｍの矩形等、所望 の形状、寸法の通電発熱体を形成することができる。

【００１２】 上記のようにして形成された面状発熱体に対して、例えば図１０に示す矩形の 炭素繊維面状発熱体１の相対向する長辺側の側縁３，４に沿って後に詳述する手 段によって電極５，６を設け、電極に設けた端子から各々リード線７を導出して いる。このようにして形成される面状発熱体は、例えば両電極間に１００Ｖの交 流電圧を印加した時、その面上に直接触れても人体に重大な危険を及ぼすことは ないが、実際上の電気製品とするには、防水、防湿のため、また安全性の見地か ら、あるいは発熱体の損傷防止の点から、発熱体の部分及び電極を含め、図１１ に示すように、例えば、芳香族ポリアミド繊維にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂 、テトラフルオロエチレン樹脂を含浸させたＦＲＰシート８でラミネートする。 このプラスチックラミネートは、本素材を外気から密封する状態で施すのが、炭 素繊維及び紙質繊維を酸化劣化から保護するのに好適である。このようなラミネ ートの表面を、更に図１２に示すような植毛布９でカバーしても良い。なお、こ の植毛布の代わりに、プラスチックシート８の表面に直接植毛加工することもで きる。

【００１３】 上記図９に示すように、靭皮繊維と炭素繊維をねり等の粘着剤と共に混合し抄 出した炭素繊維面状発熱体素材２に対し、図１０に示すように電極５を形成する に際しては、図１３の電極形成後の状態に示すように、炭素繊維面状発熱体２の 側縁３に近接して銀ペーストを載せ、これを加熱溶触することにより、発熱体素 材２中に含浸した電極基部１０を形成する。この電極基部１０は炭素繊維にも充 分含浸されるので、発熱体と電極間の通電特性は極めて良好である。この時、発 熱体素材２側縁近傍には含浸されなかった電極基部１０の表面が露出している。

【００１４】 この電極基部１０の露出表面に対し、厚さ３０〜５０μ程度の銅箔１１の帯を 載置する。この銅箔１１の表面１２に対しては、予めメッキ等による厚さ１〜２ μ程度の金の表面被覆層１３を形成している。銅箔に対して金メッキを施すに際 しては、銅箔の表面に厚さ０．５μ程度のニッケルメッキ層を設け、これに対し て金メッキを施すと、接触抵抗が減少し、端子として好特性を示す。また、銅箔 の表面にパラジウムをメッキ後、金メッキを施してもよい。

【００１５】 発熱体素材２上に、その表面に金の表面被覆を施した銅箔を積層後、図１４に 示すように、炭素繊維面状発熱体素材２の裏面に適宜の台１４を当て、銅箔１１ の金の表面被覆１３側の表面からミシン針１５を当て、直線またはジグザグ等に より、上記積層した端子付き面状発熱体の積層端子部分をミシン針１５で挿通さ せる。

【００１６】 ミシン針１５の挿通長さは、銅箔を貫通し、銀を含浸している電極基層１０に 充分突入しうる長さにすることが望ましいが、炭素繊維面状発熱体素材２の裏面 まで貫通させてもよい。また、ミシン針１５による挿通孔の模様は、直線または ジグザグのほか任意の模様でもよい。

【００１７】 上記のようにしてミシン針１５による穿孔１７を施してなる面状発熱体の電極 １８は、図１５に一部拡大して示すように、銅箔１１の穿孔１７外周に、電極基 層１０に突入する結合部１９が形成される。それにより、銅箔１１は従来のよう な接着剤等を用いることなく、容易にかつ強固に電極基層１０に固定することが できる。なお、炭素繊維面状発熱体素材２を１対のニードルローラ間に通過させ 、ミシン針１５により炭素繊維面状発熱体素材２の表裏両面からミシン針による 穿孔を施してもよい。

【００１８】 電極１８を設けた後、図１６に示すように電極１８の端部に端子２０をリベッ ト止め等の適宜の手段により固定し、この端子２０からリード線７を引き出し、 両端子からのリード線をプラグに接続して電流の供給を可能としている。その後 、前記したように、電極部分を含めて図１１に示すようにプラスチックフィルム ８で上下面をラミネート被覆する。

【００１９】 上記実施例において、銀素材からなる電極基層に銅箔を固定例を示したが、銅 箔以外にアルミニウム箔でも良く、その際にアルミニウム箔表面に金のメッキ層 を形成する時は、予めニッケルメッキを施すことが好ましい。

【００２０】 また、銅箔あるいはアルミニウム箔等の金属箔の表面に金の表面被覆層を施す 際には、上記実施例におけるメッキのほか、蒸着等、各種の手段を採用すること ができる。

【００２１】 また、上記実施例において、ニードルローラのニードルにより穿孔を施した例 を示したが、そのほか、ミシン掛けによる穿孔手段等、各種穿孔手段を採用でき る。

【００２２】 更に、上記実施例においては、ニードルローラを両側に当て、両側から穿孔し た例を示したが、必ずしも両側から穿孔する必要はなく、例えば面状発熱体素材 の裏面、即ち電極を固着する面と反対側の面は平面状ローラを当て、金属箔を載 せた側からのみニードルローラを当てる等の穿孔を施しても良い。

【００２３】 次いで、図１７に示すような、リベット３０の頭部１４にナイロン６６等の合 成樹脂製キャップ２８を被せ、頭部２７の近傍の軸部２５の一部に軸方向に沿っ て多数のローレット溝２６を設けたリベット３０を、図１８に示すように、ナイ ロン等の合成樹脂製ワッシャ３３を組込み、リード線７を備えた端子３１を貫通 させた状態で、その先端３２を上記のようにして形成した電極板の端部に当て、 先端３２を押し込み、発熱体素材２の裏面のプラスチックフィルム８側に配置し たかしめ受け具中に強く押し込むと、図１８に示すように先端３２はかしめられ る。

【００２４】 この時、頭部２７に被せた合成樹脂製キャップ２８は、かしめ時の強い圧力に より塑性変形し、かつ表面のプラスチックシート８に強く喰い込む。同時に頭部 ２７の周囲も端子２５も含めて合成樹脂製キャップによって強い力でシールされ る。また、この時、リベット３０の軸部２５の外周に形成した多数の溝２６は、 炭素繊維混抄紙からなる発熱体素材２を貫通する時、その周囲において炭素繊維 と広い面積で接触し、同様に貫通した電極板の電極基部１０及び銅箔１１ともそ の周囲において広い面接で接触することとなり、端子３１からの電流を電極及び 発熱体に確実に流すことができる。

【００２５】 上記のようにして形成された所要の電極を備えてなる面状発熱体を、パネルヒ ータとして用いる際には、図１〜図６に示すように、各種部材と共に重ね合わせ る。即ち、パネルヒータの背面部から後部枠体３４、裏面板３５、表面にアルミ シート製反射板３６を設けたハニカムコア３７、ロッド３８、前記面状発熱体３ ９、前部枠体４０を順に重ね合わせ、固定部材としてのねじ４１により前部枠体 ４０と後部枠体３４とを連結することにより各部材を一体化しており、これらの 部材は面状発熱体が遠赤外線放射方向に凹面をなしているのに対応し全て同様の 曲面をなし、更に後部枠体３４の背面に脚を固定して立設可能なパネルヒータを 形成している。

【００２６】 前記後部枠体３４は、裏面板３５と空間４３を有するように配置され、前面に 向けて凹状に形成された背面板４４と、パネルヒータの側面を形成する側枠部４ ５と、両側部において後方に折曲した折曲部４６とからなり、側枠部４５にはね じ４１を挿通する孔４７を備えている。背面板４４の中間部には平面状取付部に ４８を設けており、この平面状取付部４８には、正方形の四隅に対応する位置に ねじ孔５８を形成しており、取付部５９、延設部６０、支持部６１からなる支持 台６２の前記取付部５９に形成した前記ねじ孔５８と対応する位置に設けたねじ 孔６３にねじ６４を螺合し、取付部５９を背面板４４の平面状取付部４８に螺着 することによって支持台６２をパネルヒータ４２に固定している。ねじ孔５８、 ６３は正方形の四隅に対応する位置に設けているので、図６に示すようにパネル ヒータ４２を横長に支持するほか、図７に示すように支持台６２を９０度回転し てねじ６４で固定し、パネルヒータ４２を横長に支持して使用することもできる 。支持台６２の支持部６１の底面にはゴム板等の弾性板６５を接着し、パネルヒ ータ使用中の移動を防止している。なお、この平面状取付部４８には支持台６２ を固定することなく、例えばマグネットプレートを固定し、あるいは両面接着テ ープ、吸盤等の固定部材を設けても良い。

【００２７】 後部枠体３４の前面側には裏面板３５、反射板３６を表面に設けたハニカムコ ア３７、図中３本のロッド３８、及び面状発熱体３９を積層し、面状発熱体３９ の表面の周縁に前部枠体４０の表面枠部５２が当接するよう、面状発熱体３９の 表面側に前部枠体４０を積層する。表面枠部５２は前記後部枠体３４の背面板４ ４と同一曲面形状に、前面に向けて凹状に湾曲しているので、後部枠体３４と前 部枠体４０間で裏面板３５、反射板３６を設けたハニカムコア３７及び面状発熱 体３９を押圧挾持することにより、それらの部材の弾性によって前記曲面と同一 形状に湾曲され、それにより面状発熱体３９は前方に向けて凹状に湾曲される。 後部枠体３４の側枠部４５と前部枠体４０の側枠部５３とは、図２に示すように 重合し、この時、後部枠体３４の側枠部４５に形成したねじ孔４７と前部枠体４ ０の側枠部５３に形成した孔５４とは一致し、この孔５４側からねじ孔４７にね じ４１を螺合することにより両枠体は連結するとともに、パネルヒータを構成す る各部材は一体化し、パネルヒータが形成される。

【００２８】 前部枠体４０の両側も後部枠体３４の両側と同様に後方に折り曲げられた折曲 部６７を形成しており、両折曲部４６、６７は重合し固定される。前部枠体４０ の折曲部６７には、電源スイッチ及び温度調節器等を備えたコントローラ６８が 嵌め込まれており、面状発熱体３９から前記のようにして導出されたリード線は このコートローラ６８を通り、導線６９によって後部枠体３４の背面から外部に 導出されている。

【００２９】 上記のようにして構成されたパネルヒータの使用に際しては、支持台６２を固定 することなく、背面板４４の裏面にマグネットプレートを固着し、例えば事務机 等スティール机における足元内側面や裏内側面、あるいは引き出し下面等に対し て、マグネットプレートの吸着力を利用して吸着固定して使用することもできる 。また、支持台６２を設けて室内の所要位置に立設配置して使用することもでき る。また、この支持台６２はパネルヒータに対して９０度方向を変えて取付ける ことにより、パネルヒータを横長とし、左右方向から前方中心に向けて遠赤外線 を集めるように使用し、あるいは縦横として上下方向から前方中心に向けて遠赤 外線を集めるように使用することもできる。また、面状発熱体を前方に向けて凸 状に形成する際には、左右方向に遠赤外線を放散させ、あるいは上下方向に放散 させるように使用することもできる。

【００３０】 このパネルヒータに用いている面状発熱体は、紙質材料から形成されれている ので、ポリエステルやエポキシ樹脂をガラス繊維にて強化したＦＲＰに積層する ことも可能であり、その紙質材料からなる面状発熱体は、任意の大きさ及び形状 に切断しても発熱可能であるので、超横長、矩形等、あるいは任意の３次元形状 に形成することができ、きわめて広範囲の局所暖房あるいは各種物体の加熱用に 使用することができる。

【００３１】 また、炭素繊維混抄紙からなる面状発熱体は、ヒータ面に直接触れた際は、熱 く感じるものの、ヒータ面に触れた部分の熱は、直ちに肌に吸収されて低温とな り、その低温部分を高温化しようとする作用は、ヒータ側に存在しないので、ヒ ータ面に触り続けても火傷することがなくきわめて安全である。

【００３２】 特に、本考案によるパネルヒータの使用に際して、面状発熱体に通電すると、 面状発熱体はそれ自身の発熱性により除々に高温化するが、その際面状発熱体の 両面から除々に遠赤外線が放射されることとなるが、裏面側に放射した遠赤外線 は、アルミシート反射板に発射されて面状発熱体自身を加熱することとなり、ハ ニカムコアの断熱性と相まって面状発熱体は所定の温度に急速に上昇する。その 結果、面状発熱体に通電してから所定温度の使用状態となる立ち上がり時間が短 くなる。

【００３３】

【考案の効果】

本考案は、上記のように構成し作用するので、薄くかつ軽量であり、反射体及 びハニカムコアの断熱作用及びハニカムコアと後部枠体の背面板間の空間の断熱 作用によって面状発熱体表面からの遠赤外線の放射効率が良く、、特に面状発熱 体に通電後所定温度に達するまでの時間を短時間にすることができる、しかもパ ネルヒータ背面部の温度上昇を防止でき、安全性をより高めることができる。ま た、面状発熱体として炭素繊維混抄紙を用いているので、任意の大きさ及び形状 に形成することができ、広範囲の局所暖房に使用することができる。

【００３４】 特に、面状発熱体の遠赤外線放射面を曲面に形成しているので、所定位置への 集熱あるいは所定方向への遠赤外線の放散を自由に、かつきわめて容易に行うこ とができ、パネルヒータの用途を更に広範囲なものとすることができる。

【００３５】 また、前部枠体と後部枠体とを固定部材で連結するのみでパネルヒータを構成 する各種部材が一体化され、その製作は極めて容易である。更に、固定部材を両 枠体の側面部に設けたものにおいては、前面から固定部材が見えず、パネルヒー タとして美観が向上しする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す分解斜視図である。

【図２】組立状態の一部断面図である。

【図３】同正面図である。

【図４】同側面図である。

【図５】同平面図である。

【図６】同背面図である。

【図７】本考案の他の実施例の背面図である。

【図８】本考案に用いる面状発熱体に電極及び端子を設
けた状態を示す一部拡大平面図である。

【図９】本考案に用いる面状発熱体の発熱体素材の拡大
断面図である。

【図１０】同面状発熱体の全体を示す平面図である。

【図１１】同断面図である。

【図１２】同面状発熱体に植毛布を設けた例を示す断面
図である。

【図１３】同面状発熱体の素材上に電極を形成する部材
を載置した状態を示す断面図である。

【図１４】図１０に示す部材に穿孔する状態を示す断面
図である。

【図１５】同穿孔後の状態を示す断面図である。

【図１６】同発熱体の電極に端子を設ける前の状態を示
す断面図である。

【図１７】端子固定に用いるリベットの斜視図である。

【図１８】面状発熱体に端子をリベットで取付けた状態
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 面状発熱体 ２ 発熱体素材 ３ 側縁 ４ 側縁 ５ 電極 ６ 電極 ７ リード線 ８ プラスチックシート ９ 植毛布 １０ 電極基部 １１ 銅箔 ２０ 端子 ２１ 和紙用靱皮繊維 ２２ 炭素繊維 ３０ リベット ３４ 後部枠体 ３５ 裏面板 ３６ 反射板 ３７ ハニカムコア ３８ ロッド ３９ 面状発熱体 ４０ 前部枠体 ４１ ねじ ４３ 空間 ４４ 背面板 ４５ 側枠部 ４６ 折曲部 ４７ 孔 ５２ 表面枠部 ５３ 側枠部 ６７ 折曲部 ６８ コントローラ

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素繊維混抄紙からなり遠赤外線を放射
   する湾曲面状発熱体と、面状発熱体と対向する表面側に
   アルミシート反射板を設けた湾曲ハニカムコアと、面状
   発熱体とハニカムコア間に介在するロッドと、面状発熱
   体の前面周縁部に当接しヒータ調節部を設けた前部湾曲
   枠体と、前部枠体と間隔を有し背面にヒータ支持部材を
   設けた後部湾曲枠体と、前部枠体と後部枠体とを連結し
   前記各部材を一体化する固定部材とからなることを特徴
   とするパネルヒータ。
2. 【請求項２】 固定部材を前部枠体と後部枠体における
   側面部分に配置してなる請求項１記載のパネルヒータ。
3. 【請求項３】 面状発熱体の遠赤外線放射面が凹面をな
   す請求項１又は請求項２記載のパネルヒータ。
4. 【請求項４】 面状発熱体の遠赤外線放射面が凸面をな
   す請求項１又は請求項２記載のパネルヒータ。
5. 【請求項５】 ヒータ支持部材が脚である請求項１、請
   求項２又は請求項３記載のパネルヒータ。