JP3149883U - 遠赤外線面状発熱体シート - Google Patents
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Abstract
【課題】網目状の面状発熱体の特徴を活かして、低消費電力で安全性が高く、かつ遠赤外線の放射率の高い暖房器具として使用できる面状発熱体シートを安価に提供する。【解決手段】縦糸の一部に電極用導電体112を織り込んだ網目(メッシュ)状綿織物に炭素系半導体化合物を含浸して焼き付け適度な抵抗値を持たせた、電極用導電体112を有する面状発熱体100に、柔軟性及び防水性に富むポリウレタン樹脂系又は塩化ビニール樹脂系の絶縁フィルムでラミネートして電気絶縁性を付与し、座布団、小型マット、袋状ケースなどの内部に容易に脱着できる形状に裁断して設置し、熱伝導及び遠赤外線放射の両方で人体、ペット用動物などを加温する薄型ヒーターとして、遠赤外線面状発熱体シートを構成する。さらに、24V、12V、9Vなどの低電圧で通電・発熱させるよう抵抗値、構造を工夫することにより感電のリスクを極力軽減すると共に、大きな省電力効果により、電池使用による携帯型暖房器具としての使用も可能とする。【選択図】図1
Description
本考案は、遠赤外線面状発熱体シートに関する。
図11は特許文献4に開示された従来の面状発熱体100の基本構造を示す図である。面状発熱体100は、縦繊維素材(縦糸)113と横繊維素材(横糸)111とをそれぞれ独立に所定間隔で網状に織り込んでなる網状基材110に導電性溶液を塗布又は含浸させて構成される生地を備える面状の発熱体である。縦繊維素材113及び横繊維素材111は、導電性溶液を塗布又は含浸させた結果、抵抗発熱素子層114を形成し、それぞれ縦発熱体116及び横発熱体115となる。横発熱体115は網状基材110の縦の端又はその近傍に設けられた電極用導電体112に接続される。
面状発熱体100は、通電することで発熱し、温度が高くなると抵抗値が高くなり電流が減少し消費電力を低減させて過度の温度上昇を抑える自己温度制御機能を有する。すなわち、面状発熱体100の横発熱体115は縦の端又はその近傍に通常の綿糸などの代わりに縦糸として細い銅線などの電極用導電体112を織り込んで形成されたものの表裏両面に、電気的に接続される。電極用導電体112の一部に接続した電極120を通じて電圧を加えることにより主として横発熱体115に電流が流れ、電流値と抵抗値とに従いジュール熱を発生し、全体として面状発熱体の機能を果たす。
このように構成された面状発熱体100は特許文献4で詳細に述べているように、縦発熱体116の作用により、横発熱体に多少の抵抗値の不均一が生じても、局所的な異常発熱が起こらないという特徴を有している。
上記面状発熱体は、消費電力が少ないという特性を有し、また局所的な過剰な発熱が抑えられるなど理想的な発熱体といえる。しかし、このような面状発熱体を暖房器具として特定の用途に展開するに当たっては、その目的に合った発明・工夫が求められる。
本考案は、特に人体やペット動物に接触することにより熱を伝える形式の暖房器具に上記面状発熱体を適用しようとした場合に、高い安全性を持ち、極めて少ない消費電力で大きな暖房効果を持つ小型の遠赤外線面状発熱体シートを安価かつ大量に提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本考案は、以下のような遠赤外線面状発熱体シートを提供する。
本考案に係る遠赤外線面状発熱体シートは、複数の縦糸と前記縦糸の一部に織り込まれた電極用導電体とを有し、炭素系化合物半導体を含浸・焼き付けした面状発熱体と、前記面状発熱体の表面を覆うように前記面状発熱体をラミネートするポリウレタン樹脂系又は塩化ビニール樹脂系絶縁フィルムと、を有する遠赤外線面状発熱体を備えることを特徴とする。
また、前記遠赤外線面状発熱体は、さらに、前記絶縁フィルムの両面又は片面に貼付し又はその一部を固定して設置された保温材又は断熱材を備えることを特徴とする。
また、前記保温材又は断熱材のうち面状発熱体のどちらかの片面に設置するものは、その一方の面がアルミ箔を蒸着又は貼付した素材で形成されており、前記一方の面の側が前記絶縁フィルムに貼付又は一部固定されていることを特徴とする。
また、さらに、前記遠赤外線面状発熱体を収納する袋を備えることを特徴とする。
また、前記電極用導電体は、低電圧の直流電源と電気的に接続可能かつ取外可能な低電圧用接続部を有することを特徴とする。
また、前記低電圧用接続部は、商用電源から低電圧の直流電圧に変換するACアダプターの出力端子と電気的に接続可能かつ取外可能に形成されていることを特徴とする。
また、前記低電圧用接続部は、直流電源とシガーライター用プラグを介して電気的かつ取外可能に形成されていることを特徴とする。
また、前記低電圧用接続部は、充電式電池に電気的に接続可能かつ取外可能に形成されていることを特徴とする。
また、さらに、前記遠赤外線面状発熱体の温度を測定し、前記電極用導電体への電源供給をオン又はオフにするサーモスタット、及び、前記遠赤外線面状発熱体の異常過熱を検知し、前記電極用導電体への電源供給をオフにする温度ヒューズのうち、少なくとも一方を備えることを特徴とする。
また、前記遠赤外線面状発熱体シートの電源をオン・オフしかつそれにより温度を手動でコントロールするための前記電極用導電体から電線を介して電気的に接続したスイッチ、及び、電源電圧を調節する機能と電源オン・オフの機能を持つ制御器のうち、少なくとも一方を備えることを特徴とする。
本考案によれば、遠赤外線面状発熱体シートは、面状発熱体の表面を覆うように面状発熱体をラミネートする絶縁フィルムで覆われている。換言すると、遠赤外線面状発熱体シートは、綿織物を基布とし炭素系半導体化合物を含浸させて製造された面状発熱体を用いた一種の暖房器具として作用する。そして、遠赤外線面状発熱体シートは、ラミネート素材に防水性と柔軟性を有する素材を用いて、面状発熱体の電気的絶縁を行っているので、人体や動物に吸収され易い波長の遠赤外線を効率良く放射する柔軟性に富むシート状の構造を奏する。
さらに、考案によれば、遠赤外線面状発熱体シートは、異なるサイズの座布団、小型マット、袋状ケースなどの内部に容易に装着・脱着できる長方形又は正方形などに裁断して発熱体シートを構成できるので、遠赤外線面状発熱体シートは、これを使用するユーザの種々の要望に対応した用途に容易に対応できる。例えば、面状発熱体がニクロム線型の面状発熱体ヒーターの場合には、ニクロム線の抵抗値が長さにより決まるため、面状発熱体のサイズを変更するためには、ニクロム線自体の抵抗値を変更して対処するなどが必要のため、サイズ変更などを簡単に実施することができない。これに対し、本考案の面状発熱体の場合は、電極間距離さえ一定であれば、縦方向に任意の長さで裁断した場合でも単位面積当たりの発熱量は変化しないため、サイズの異なった発熱体シートを容易に製造でき、多様な目的に柔軟に対応することができる。
遠赤外線面状発熱体シートは、人体や動物に接触して使用しても感電などの危険性を避けるため、通電する電圧は極力低くすることが好ましい。そのため、遠赤外線面状発熱体の基布となる繊維織物の縦糸、横糸の間隔を適切に選定し、必要な発熱量を出来るだけ少ない電力で実現させることが好ましい。
通電するための電極には取り付ける電源用コードを不適当に引っ張ることなどによる断線や破壊を避けるための機械的な強度を保つため、遠赤外線面状発熱体シート自体にコネクタ型プラグ受けなどを直接に設置することが好ましい。
また、遠赤外線面状発熱体は、さらに、絶縁フィルムの両面又は片面に貼付し又はその一部を固定して設置された保温材又は断熱材を備えている。すなわち、遠赤外線面状発熱体は、遠赤外線面状発熱体の両面又は片面に柔軟性に富む保温材又は断熱材を貼付又は一部を固定して設置している。
このため、遠赤外線面状発熱体シートは、そのままの形でも使用者の目的に合わせて提供することが可能である。さらに、絶縁フィルムの片面又は両面に保温材又は断熱材を設けているので、遠赤外線面状発熱体シートは、外気温度により遠赤外線面状発熱体シートの温度が左右されにくい。
また、この保温材又は断熱材のうち面状発熱体のどちらかの片面に設置するものは、この片面にアルミ箔を蒸着又は貼付し、その面を面状発熱体側に貼付又は一部固定しているので、遠赤外線に対する反射材として作用する。
また、上記遠赤外線面状発熱体シートは、いずれも、低電圧用接続部を備える。この低電圧用接続部は、低電圧の直流電源と電気的に接続可能かつ取外可能な形状を有する。また、低電圧用接続部は、商用電源から低電圧の直流電圧に変換するACアダプターの出力端子と電気的に接続可能かつ取外可能に形成されている。また、低電圧用接続部は、直流電源とシガーライター用プラグを介して電気的かつ取外可能に形成されている。また、低電圧用接続部は、充電式電池に電気的に接続可能かつ取外可能に形成されている。
これらによって、いずれの遠赤外線面状発熱体シートも、これを自動車内でも使用できるように、自動車用のシガーライター用ソケットに適合するプラグを持つコネクタ付きケーブルを用いて容易に低電圧用接続部に接続することができる。また、いずれの遠赤外線面状発熱体シートも、充電式電池に接続して使用できるよう、適合するコネクタ付きケーブルを用いて容易に接続することができる。また、いずれの遠赤外線面状発熱体シートは、電源のオン、オフを低電圧用接続部の抜き差しをすることで可能であるが専用の電源スイッチを有するコネクタ付きケーブルを、電源と低電圧用接続部との間に接続して用いることが好ましい。
また、より細かく温度を調節するために、電源電圧を変化させる機能を持つ電圧コントローラ機能を持つ制御器を有するコネクタ付きケーブルを用いることが好ましい。
本考案は、特許文献1から4に記載の「面状発熱体」、「暖房器具」に絶縁フィルムでラミネートしたものを含む。以下、詳細に説明する。
図1から図3に示すように、遠赤外線面状発熱体シート10は、遠赤外線面状発熱体15を含み、遠赤外線面状発熱体15は、図11に示した面状発熱体100と、面状発熱体100の表面及び裏面を覆うように面状発熱体100をラミネートする絶縁フィルム30と、を備える。
面状発熱体100は、縦繊維素材113と横繊維素材111とをそれぞれ独立に所定間隔で網状に織り込んでなる網状基材110に導電性溶液を塗布又は含浸させて構成される網状生地を備える面状の発熱体である。縦繊維素材113及び横繊維素材111は、導電性溶液を塗布又は含浸させた結果、抵抗発熱素子層114を形成し、それぞれ縦発熱体116及び横発熱体115となる。横発熱体115は網状基材110の縦の端又はその近傍に設けられた電極用導電体112に接続される。
面状発熱体100は、通電することで発熱し、温度が高くなると抵抗値が高くなり電流が減少し消費電力を低減させて過度の温度上昇を抑える自己温度制御機能を有する。すなわち、面状発熱体100の横発熱体115は縦の端又はその近傍に通常の綿糸などの代わりに縦糸として細い銅線などの電極用導電体112を織り込んで形成されたものの表裏両面に電気的に接続される。電極用導電体112の一部に接続した電極120を通じて電圧を加えることにより主として横発熱体115に電流が流れ、電流値と抵抗値とに従いジュール熱を発生し、全体として面状発熱体の機能を果たす。
なお、面状発熱体100に通電する電圧は、人体や動物に接触して使用しても感電などの危険性を小さくするために、極力低くする。そのため、面状発熱体100の基布となる繊維織物の縦繊維素材(縦糸)113、横繊維素材(横糸)111の間隔を適切に選定し、必要な発熱量を出来るだけ少ない電力で実現させる。
図2は、面状発熱体100における網状基材110を拡大した図である。網状基材110は、#40(40番手)双糸程度の繊維素材を含んで形成される複数の縦繊維素材113と複数の横繊維素材111とが縦横に略直交するように、格子状に編み込まれて形成されている。
これら互いに隣接する縦繊維素材113や横繊維素材111の縦横方向の間隔は、5mm〜200mmとなるように構成されているので、縦発熱体116や横発熱体115の抵抗発熱素子層114が発熱するときに、隣接する2つの縦発熱体116や横発熱体115の間隔が狭過ぎるために過度に放熱したり、縦発熱体116や横発熱体115の間隔が広過ぎるために期待していた熱量が得られなかったりといった不貝合の発生を防止し、さらにこれらの不貝合を起因とする電力の浪費を容易に防止することができるようになっている。このように、面状発熱体100の場合は電極間距離さえ一定であれば、縦方向に任意の長さで裁断した場合でも単位面積当たりの発熱量は変化しないため、サイズの異なった発熱体シートを容易に製造でき、多様な目的に柔軟に対応することができる。
なお、この縦発熱体116や横発熱体115の間隔は、糸の中心から隣接する隣の糸の中心までの垂直距離をいうものとする。
次に、網状基材110に形成する抵抗発熱素子層114について説明する。この抵抗発熱素子層114は、自己温度制御面状発熱体の発熱素子として、黒鉛又はカーボンブラックが二次元の典型的六員環網目平面状の堅固な共有結合構造を有し、平面層間では結合力が比較的ゆるく、よくスリップするが、かなりの吸着力を有して面間膨潤、縮退すること、及び二次平面内ではいわゆる共役系共有結合として絶縁性を示すが、層面間はいわゆるπ電子雲の存在により金属と同様の導電性を示すことに着目し、この黒鉛又はカーボンブラックの層間に吸着特性の強い誘導体などを吸着させて層間距離を拡大すると共に、その上下の無機層間に結晶性低分子量有機化合物を浸入させ、吸着した誘導体の一部又は全量を置換し、又は無機層と直接吸着させて架橋化し、その架橋分子の長さを変えることにより層間の導電抵抗を自由にコントロールすることができ、さらに、これらに無機化合物、例えば、酸化イットリウムを複合させることにより自己温度制御特性が格段に向上し、しかもより安定化しうる。
抵抗発熱素子層114を備えた面状発熱体100は、黒鉛又はカーボンブラックに、架橋型高分子、線状高分子を主体とする低次元物質及び無機化合物を複合させてなる自己温度制御特性をもつ感温素子又は抵抗発熱素子を布状の網状基材110にコーティングして形成されている。
面状発熱体100の素子は導電性黒鉛又はカーボンブラックに架橋型高分子のモノマーと低次元物質である線状高分子化合物の微粉末又は液状ポリマー及び低分子量有機化合物を配合し、さらに無機化合物を配合し、有機溶媒中でブレンド及び重合させた液を例えば綿#20双糸1mm間隙織りの綿織布に銅箔線を織り込み埋設された基材に塗布又は含浸させて反応乾燥させることにより製造することができる。上記の面状発熱体100の網状基材110は、綿織布に限らず有機・無機質を問わず、ポリエステルなどの合成繊維素材などその素材を問わない。自己温度制御性導電特性を害さないものであれば良い。
黒鉛又はカーボンブラックとしては、天然又は人造黒鉛、フォーネスブラック、アセチレンブラックなどが挙げられる。
架橋型高分子としては、三次元網状構造を形成する熱硬化樹脂のモノマー、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂などとその変性樹脂などのモノマーが好適に使用される。
線状高分子化合物としてはポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、ポリプロピレンなどのオレフィン系重合体、アイオノマレジンなどが挙げられ、好ましいのは液状ポリブタジエン結晶性を有する微粉末ポリエチレンである。
また、低分子量有機化合物としての代表例としては炭素数20以上のアルカン系直鎖炭化水素又はその脂肪酸が挙げられる。
無機化合物としては、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウムなどのアルカリ金属のハロゲン化物、硫酸ナトリウム、硫酸カリウムなどのアルカリ金属の硫酸塩、炭酸バリウムなどのアルカリ土類金属の炭酸塩、塩化第二鉄、塩化亜鉛、四塩化チタン、四塩化スズなどの金属のハロゲン化物、酸化クロム、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの遷移金属の酸化物、硝酸などの酸素酸、塩化アンチモンなどのルイス酸があげられる。
有機溶媒又は反応誘導剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、n−ブタノール、n−プロパノールなどのアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオールなどの脂肪族グリコール、シクロペンタン−1,2−ジオールなどの脂環族ジオール、ヒドロキノンなどのフエノール類、メチルエチルケトン(MEK)などのケトン類やテトラヒドロフランなどが挙げられる。
自己温度制御特性をもつ面状発熱体100の抵抗発熱素子層114の抵抗発熱素子の製造に際し、上記関連物質の配合は、黒鉛と架橋型高分子とからなる導電性高次元物質100部に対し、黒鉛は10部〜60部、架橋型高分子は30部〜90部の範囲とするのが適当である。
架橋型高分子が90部をこえると導電性が悪くなる。また、30部より少ないと、すなわち黒鉛が70部をこえても増量効果に乏しい、そして黒鉛又はカーボンブラックの配合は種類と量によって室温での基本導電率はそれぞれ違ってくるが、特定温度検知及び自己温度制御特性に対しては一律的に決めてよい。又架橋型高分子もカーボンブラックとグラフト化すれば導電性物質のマトリックス(母体)となるから基本導電率はそれぞれ違ってくるが、やはり一律的に決められてよい。
線状(鎖状)高分子化合物は、導電性の安定化を図るため、上記架橋型高分子の配合量と黒鉛の配合量を合算した量100部に対し5部〜100部の範囲で加えるのがよい。100部をこえると、導電性が極度に低下し、実用範囲をこえる。
低分子量有機化合物、例えば上記の炭化水素は3部〜30部の範囲とする。30部をこえると製品の靭性が低下し、3部以下では特性の効果が乏しくなる。
無機化合物の配合量はとくに限定されず、感温素子の前記正特性を安定、強化する範囲で添加するが、架橋型高分子と黒鉛100部に対し通常1部〜20部の範囲が適当である。例えば、酸化イットリウムは20部をこえると製品の靭性が極端に低下し、1部より少ないと特性の効果が乏しくなる。
有機溶媒は、最少25部以上必要であるが、溶媒として希釈の必要に応じて任意に増量し得る。
このように、面状発熱体100は、炭素系の半導体化合物を抵抗素子層に使用しているため、遠赤外線の放射率が極めて高く、公的機関(神奈川県産業技術センター)の分析、試験等成績書(産セ第123−92号、平成18年7月10日)によれば、波長3.00μm〜14.49μmでの赤外分光放射率は0.93と証明されている。このため、人体に直接触れる座布団型の製品に本考案の面状発熱体100を使用している遠赤外線面状発熱体シート10を使用した場合、熱伝導で人体を温める他、遠赤外線による放射熱で加温する効果が加わることが期待できる。実際に実施した消費電力と人体又は木材などの有機物の温度上昇の試験結果では、電力消費は、遠赤外線放射率の低い金属で覆った場合に比較して、布などを介した場合の方が明らかに少なくなる。
図3に示すように、遠赤外線面状発熱体シート10は、面状発熱体100を絶縁フィルム30でラミネートしている。絶縁フィルム30は、面状発熱体100の電気的絶縁を行うに適した素材であり、防水性と柔軟性を有する素材である。また、絶縁フィルム30は、人体や動物に吸収され易い波長の遠赤外線を効率良く吸収・再放射する柔軟性に富むシート状の構造である。
また、遠赤外線面状発熱体シート10は、救命胴衣などのカバーに用いられる柔軟で防水性の高いポリウレタン系樹脂又は農業用ビニールハウスに使用されている塩化ビニール系樹脂からなる絶縁フィルムにより電気絶縁のためのラミネートを行っているため、人体や動物に直接触れるような目的の場合でも違和感が少なく、水や薬品などに強い面状発熱体シートを提供することができる。
遠赤外線面状発熱体シート10は、絶縁フィルム30の両面又は片面に貼付し又はその一部を固定して設置された保温材40を備える。なお、保温材40の代わりに断熱材であってもよい。
さらに、保温材40は、その一方の面がアルミ箔を蒸着又は貼付した素材41で形成することもでき、その場合素材41の面の側が絶縁フィルム30に貼付又は一部固定される。ただし、絶縁フィルム30のもう片面には保温材40を設置する場合でも素材41は用いない。
これにより、遠赤外線面状発熱体シート10は、外気温度により遠赤外線面状発熱体シート10の温度が左右されにくい状態で、そのままの形でも使用者の目的に合わせて提供することが可能である。
また、保温材40は、保温材40又は断熱材の片面にアルミ箔を蒸着又は貼付し、その面を面状発熱体側に貼付又は一部を固定している場合には、遠赤外線に対する反射材としても作用する。
図4に示すように、遠赤外線面状発熱体シート10は、アメリカンホックなどのハトメ金具140によって基台45に固定されていてもよい。基台45は、遠赤外線面状発熱体シート10の発熱に耐えられ、この形状を維持できればよく、また、絶縁フィルム30を延在させたものであってもよい。
遠赤外線面状発熱体シート10の表面の一部には、熱伝導性のよいアルミ箔のような金属で形成されている伝熱部60が遠赤外線面状発熱体シート10の輪郭及びその中央に設けられている。伝熱部60の一部にサーモスタット54が設けられている。したがって、伝熱部60は遠赤外線面状発熱体シート10が発している温度をサーモスタット54に伝える。なお、このアルミ箔のような伝熱部を特に設けなく場合でも、遠赤外線面状発熱体シートの主要部分の温度とサーモスタット54の設置部の温度差を予め把握していれば、サーモスタット54の動作温度の校正により所要の目的を達成することも可能である。
図4に示すように、一対のリング圧着端子52は、サーモスタット54、温度ヒューズ53、電極配線用電線51を介して低電圧用接続部として作用するコネクタ型プラグ受け160に電気的に接続している。そして、コネクタ型プラグ受け160は、機械的な強度を保つため、遠赤外線面状発熱体シート10に直接に設けている。このように、サーモスタット54、温度ヒューズ53は、自動的温度制御器50を構成する。自動的温度制御器50のサーモスタット54は、面状発熱体100の温度により電源をオン、オフをするので、必要以上の温度上昇を防止する。また、温度ヒューズ53は、異常過熱による発火など危険を防止する。なお、サーモスタット54と温度ヒューズ53が同じケースに収容されているパッケージ型のものを使用することも可能であり、その場合、電気配線は一層簡素化できる。
電極用導電体112と電極120及び電極配線用電線51の電気的接続の詳細は図5に示す方法による。まず、面状発熱体100をラミネートする前の段階で、電極120の位置で柔軟性に富む扁平な形状の平編み銅線121により電極用導電体112の両面を挟み込んだ状態で面状発熱体100全体を絶縁フィルム30でラミネートする。次に、電極120の位置の部分の片面をレーザーなどで剥がし露出させる。電極用導電体112と電極配線用電線51の接続には上下一対型のアメリカンホックなどの電極用カシメ金具55及びリング圧着端子52を用いる。この結果、絶縁フィルム30と平編み銅線121と電極用導電体112及びリング圧着端子52が電極用カシメ金具55により強度に密着でき、さらにリング圧着端子52により電極配線用電線51も電気的・機械的に強度に接続される。この構造により、従来の面状発熱体の電極部周辺の弱点であった屈曲などによる接触抵抗の増加や断線などの課題を解決できる。
コネクタ型プラグ受け160は、低電圧用のプラグ受けであればよい。つまり、コネクタ型プラグ受け160には、24V、12V、9V、6Vなどの直流電源に変換するACアダプター200の出力端子201のみが電気的に接続できる形状を有している。これにより、100V又は200Vなどの高電圧の商用電源は、これがコネクタ型プラグ受け160に直接電気的に接続できないから、コネクタ型プラグ受け160を介して、直接、遠赤外線面状発熱体シート10の電極用導電体112に通電されない。このように、低電圧の直流電源又は電池を電源とするため、仮に、使用中に面状発熱体シートを傷つけるなどの事故があっても命に関わる感電の危険性を大幅に減少できる。
また、遠赤外線面状発熱体シート10をそれぞれ適切なコネクタ/プラグ付きケーブルに付け替えることにより、遠赤外線面状発熱体シート10は、ACアダプター200を経由して商用電源、又は、図6に示すような、自動車に備えられているシガーライター用ソケットに装着できるプラグ300を経由して乗用車/トラック用直流電源、又は、図7に示すような充電式電池350などから、受電できる。このため、遠赤外線面状発熱体シート10は、屋内、屋外を問わずいろいろな場所で使用することができる。
図8に示すように、遠赤外線面状発熱体シート10とACアダプター200との間に、遠赤外線面状発熱体シート10の作動を制御する制御器250を備えても良い。制御器250は、電極用導電体112から電線を介して流れる電気をオン又はオフをするスイッチや、電源電圧を調節する機能を持つ制御器を備える。制御器250は、遠赤外線面状発熱体シート10及びACアダプター200を所定の長さの電線で接続しているので、使用者は、制御器250を使用者の近い位置に配置した状態で、遠赤外線面状発熱体シート10の温度を使用者の意思で制御することができる。
図9に示すように、遠赤外線面状発熱体シート10は、低温の外気から保護すると共に保温性を高めるため布製などの袋400に収納してもよい。袋400は、遠赤外線面状発熱体15及びこれに密接にくっついている保温材40などを一体的に収容できる大きさ袋本体430と、袋本体430の袋開口部410に形成されたファスナー420とを有する。また、袋自体が保温性の高い素材で形成されている場合には保温材40を省略することも可能である。
使用する面状発熱体100の基となる網目状の綿織物の網状基材110の横繊維素材(横糸)111の間隔は、例えば、長椅子用などでの使用を想定すると比較的広い面積を必要とする面状発熱体100を作成する場合には、例えば17mm、10mm程度に荒目に製作し、座布団型又は懐炉型のように狭い面積で良いものは6mm程度に製作するなどにより、できるだけ消費電力を抑えながら所望の使用温度を調整して製造することができる。
また、含浸させる炭素系半導体化合物を同じとし、面状発熱体用基布の構成を電極用導電体112の織り込み方を変えることで、例えば温度特性が同じ24V用と12V用の面状発熱体シートを製作することができる。すなわち、電極用導電体112を面状発熱体シートの横方向両端に加えて中間に補助電極用導電体112aを設けることにより、24Vの時は両端電極のみ使用、図10に示すように、12Vの時は中間電極としての電極用導電体112aと両端電極としての電極用導電体112との間に通電するように配線を行えば、24Vとコンパチブルにすることができる。同様に補助電極を適当に設けることにより、9V用、6V用などにもできる。
また、面織物などの織り目の細かい布又は不織布に炭素系の導電性を持つ塗料を塗布又は含浸させた面状発熱体は特許文献2又は3に記載のように、すでに知られているが、特に特許文献1で詳しく示したように網目状に展開することで、遠赤外線放射効果が大きく損なわずに、面織物及び含浸材料を少なくできる利点を持つため、製造コスト削減に大きな効果を得ることができる。遠赤外線面状発熱体シート10は、この両者の特徴を余すことなく取り入れている。
さらに、本考案のように、遠赤外線面状発熱体シート10には、人体や動物などに接して使用する目的の応用製品においては、発熱体シートにある程度の柔軟性が要求される。一般に面状発熱体は床暖房用などで形を固定した形式での使用形態が多いため、柔軟性については大きな課題とはなっていない。このため、電気絶縁を行うためのラミネートについても比較的硬度の高いPETなどが主に用いられており、使用中に常に機械的な屈曲が生ずるような状況を想定していない。
この場合、通常の織り目の細かい布状の基布を基にした面状発熱体では、PETなどのラミネートの材料は接着剤により、片面ずつが張り合わせられ、機械的な屈曲などにより容易にはがれてしまう危険性が大きい。これに対して、遠赤外線面状発熱体シート10によれば、網目状の面状発熱体を使用することにより面状発熱体材料自体が接着剤によりお互いに強く接着されるため、多少の屈曲によりラミネートと面状発熱体素材が剥がれる危険性が極めて少なくできる。このため、本考案で採用したようにポリウレタン系樹脂又は塩化ビニール樹脂系の柔軟性に富む布状絶縁フィルム素材をラミネート材料とした場合でも、屈曲による性能劣化を大きく抑えることができる。
また、遠赤外線面状発熱体シート10によれば、網目状の基布に柔軟性に富む絶縁フィルムをラミネート材料として使用することにより、発熱のための基本的な素子である横発熱体、縦発熱体の糸状の抵抗発熱素子を、通常のビニール電線のように細かく密封することができ、素子の絶縁性、防水性を増し、空気などに触れることによる特性劣化などのリスクを低減できる。
また、本考案では、人体に直接又は衣服などを介して接触させて使用する場合に特に暖房効果が大きくなるように消費電力を極力抑えることができる。すなわち、通電時においても不使用時には温度上昇を少なくし、実際に使用する場合には温度が適温に上昇するように設計している。例えば、遠赤外線面状発熱体シート10を縦30cm、横25cmとし、その抵抗値を90Ωとして保温材40と共に布などの袋400に収納し室温15℃に放置した場合、シート10本体は38℃程度となるが、袋400の表面温度は28℃程度にしかならない。しかし、人間又は動物がその上に座るなどで実際に使用すると、人体又は動物の体自体が一種の断熱材の役割を果たすことと、人体や動物の体から放射される遠赤外線をシート10が吸収してそれ自体の温度が上昇し、より強い遠赤外線を人体や動物の体に放射するという相互作用により、人体又は動物の体温低下分を補う適度な加温を続ける効果が期待される。
実測によれば、袋400の表面で39℃〜41℃程度の適度の温度を与える暖房器具として十分に機能することを確認している。この場合の電力は電力=電圧×電圧÷抵抗で計算出来るから、24×24÷90=6.4ワットとなる。さらに、本考案の遠赤外線面状発熱体シート10に使用している面状発熱体100の自己温度制御機能により、温度が上昇した使用時には抵抗が増え、電流が減少して電力は6ワット以下に低減される。一方、ニクロム線などを使用した既成のマット型ヒーターでは人間が使用中か否かに拘わらず、例えば表面温度を40℃の設定温度に一定になるよう電力を供給するため、どうしても電力を過大に設計することが多く、上記のサイズ程度でも30ワット以上になるものが大半である。このように、本考案の遠赤外線面状発熱体シート10は省電力化に大きく貢献できる。
10 遠赤外線面状発熱体シート
15 遠赤外線面状発熱体
30 絶縁フィルム
40 保温材
41 アルミ箔
45 基台
50 自動的温度制御器
51 電極配線用電線
52 リング圧着端子
53 温度ヒューズ
54 サーモスタット
55 電極用カシメ金具
60 伝熱部
100 面状発熱体
110 網状基材
111 横繊維素材
112 電極用導電体
113 縦繊維素材
114 抵抗発熱素子層
115 横発熱体
116 縦発熱体
120 電極
121 平編み銅線
140 ハトメ金具
160 コネクタ型プラグ受け
200 ACアダプター
201 出力端子
250 制御器
300 自動車シガーライターソケット用プラグ
350 充電式電池
400 袋
410 袋開口部
420 ファスナー
430 袋本体
15 遠赤外線面状発熱体
30 絶縁フィルム
40 保温材
41 アルミ箔
45 基台
50 自動的温度制御器
51 電極配線用電線
52 リング圧着端子
53 温度ヒューズ
54 サーモスタット
55 電極用カシメ金具
60 伝熱部
100 面状発熱体
110 網状基材
111 横繊維素材
112 電極用導電体
113 縦繊維素材
114 抵抗発熱素子層
115 横発熱体
116 縦発熱体
120 電極
121 平編み銅線
140 ハトメ金具
160 コネクタ型プラグ受け
200 ACアダプター
201 出力端子
250 制御器
300 自動車シガーライターソケット用プラグ
350 充電式電池
400 袋
410 袋開口部
420 ファスナー
430 袋本体
Claims (10)
- 複数の縦糸と前記縦糸の一部に織り込まれた電極用導電体とを有し、炭素系化合物半導体を含浸・焼き付けした面状発熱体と、前記面状発熱体の表面を覆うように前記面状発熱体をラミネートするポリウレタン樹脂系又は塩化ビニール樹脂系絶縁フィルムと、を有する遠赤外線面状発熱体を備えることを特徴とする遠赤外線面状発熱体シート。
- 前記遠赤外線面状発熱体は、さらに、前記ポリウレタン樹脂系又は塩化ビニール樹脂時系絶縁フィルムの両面又は片面に貼付し又はその一部を固定して設置された保温材又は断熱材を備えることを特徴とする請求項1に記載の遠赤外線面状発熱体シート。
- 前記保温材又は断熱材は、その一方の面がアルミ箔を蒸着又は貼付した素材で形成されており、前記一方の面の側が前記ポリウレタン樹脂系又は塩化ビニール樹脂系絶縁フィルムに貼付又は一部固定されていることを特徴とする請求項2に記載の遠赤外線面状発熱体シート。
- さらに、前記遠赤外線面状発熱体を収納する袋を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の遠赤外線面状発熱体シート。
- 前記電極用導電体は、低電圧の直流電源と電気的に接続可能かつ取外可能な低電圧用接続部を有することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の遠赤外線面状発熱体シート。
- 前記低電圧用接続部は、商用電源から低電圧の直流電圧に変換するACアダプターの出力端子と電気的に接続可能かつ取外可能に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の遠赤外線面状発熱体シート。
- 前記低電圧用接続部は、直流電源とシガーライター用プラグを介して電気的かつ取外可能に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の遠赤外線面状発熱体シート。
- 前記低電圧用接続部は、充電式電池に電気的に接続可能かつ取外可能に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の遠赤外線面状発熱体シート。
- さらに、前記遠赤外線面状発熱体の温度を測定し、前記電極用導電体への電源供給をオン又はオフにするサーモスタット、及び、前記遠赤外線面状発熱体の異常加熱を検知し、前記電極用導電体への電源供給をオフにする温度ヒューズのうち、少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の遠赤外線面状発熱体シート。
- 前記遠赤外線面状発熱体の温度をコントロールするスイッチであって前記電極用導電体から電線を介して電気的に接続したスイッチ、及び、電源電圧を調節する機能を持つ制御器のうち、少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の遠赤外線面状発熱体シート。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009000539U JP3149883U (ja) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | 遠赤外線面状発熱体シート |
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JP2009000539U JP3149883U (ja) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | 遠赤外線面状発熱体シート |
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Family Applications (1)
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JP2009000539U Expired - Fee Related JP3149883U (ja) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | 遠赤外線面状発熱体シート |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3149883U (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011185592A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-09-22 | San Techno Kuga:Kk | 乾燥機 |
KR20180044549A (ko) * | 2016-10-24 | 2018-05-03 | 유은조 | 의료용 복사열 매트 |
JP2021174691A (ja) * | 2020-04-27 | 2021-11-01 | 正信 八江 | 遠赤外線発生体 |
JP2023101344A (ja) * | 2022-01-07 | 2023-07-20 | 富士通株式会社 | 情報推薦方法、情報推薦プログラムおよび情報推薦装置 |
-
2009
- 2009-02-05 JP JP2009000539U patent/JP3149883U/ja not_active Expired - Fee Related
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