JP5895805B2 - 輻射ヒータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、輻射によって対象を暖める輻射ヒータ装置に関する。

特許文献１は、輻射ヒータ装置のひとつを開示している。この装置は、車両の室内において、乗員に対向するように設けられている。

特開２０１２−５６５３１号公報

この装置は、車両用暖房装置を補助するために、乗員に温熱感を与える装置として有効である。しかし、輻射ヒータ装置には、さらなる改良が求められている。

本発明の目的は、物体と接触している部分の温度を抑制することができる輻射ヒータ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、物体と接触している部分の温度が長期間にわたって高温に維持されることを回避できる輻射ヒータ装置を提供することである。

本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、通電によって供給される熱によって輻射熱（Ｒ）を放射可能な放熱部（３）であって、面において分散して配置され、高い熱伝導率を有する材料によって作られている複数の放熱部（３）と、複数の放熱部のそれぞれを囲むように設けられ、放熱部を含む断面における熱伝導率（Ｋ３Ｒ）より低い熱伝導率（ＫＰ、Ｋ６１、Ｋ６２）を有しており、周囲から放熱部への熱の流入を抑制する低熱伝導部（６、６１、６２）とを有することを特徴とする。
開示された発明のひとつは、通電によって供給される熱によって輻射熱（Ｒ）を放射可能な放熱部（３）であって、面において分散して配置された複数の放熱部（３）と、
複数の放熱部のそれぞれを囲むように設けられ、放熱部を含む断面における熱伝導率（Ｋ３Ｒ）より低い熱伝導率（ＫＰ、Ｋ６１、Ｋ６２）を有する低熱伝導部（６、６１、６２）とを有しており、放熱部は薄い板状に形成されており、さらに、放熱部を支持する基板部（２）と、隣接するふたつの放熱部の間に設けられ、電流を流すことができる通電部（４ａ−４ｈ、４ｊ、４ｋ、４ｎ−４ｐ、３３−３５、５ａ−５ｃ）とを備え、低熱伝導部は、放熱部を含むことなく基板部と通電部とを含むことを特徴とする。

この構成によると、複数の放熱部が分散して配置される。しかも、複数の放熱部のそれぞれは、低熱伝導部によって囲まれる。低熱伝導部は、放熱部を含む断面における熱伝導率より低い熱伝導率を有する。よって、ひとつまたは一群の放熱部の周囲から、そのひとつまたは一群の放熱部への熱伝達が抑制される。輻射ヒータ装置の表面に物体が接触すると、物体が接触している部分の放熱部は急速に放熱し、物体が接触している部分の温度が低下する。さらに、低熱伝導部によって周囲からの熱の流入が抑制される。このため、物体が接触している部分の温度が抑制される。

本発明の第１実施形態に係る輻射ヒータ装置を示すブロック図である。 第１実施形態に係る輻射ヒータ装置の平面図である。 第１実施形態に係る輻射ヒータ装置の断面図である。 第１実施形態に係る輻射ヒータ装置の熱伝達経路を示す説明図である。 第１実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第１実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第２実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第３実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第４実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第４実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第５実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第５実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第６実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第６実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第７実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第７実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第８実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第８実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第９実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第９実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第１０実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第１０実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第１１実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第１１実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第１２実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第１２実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第１３実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第１３実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第１４実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第１４実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第１５実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第１５実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第１６実施形態に係る輻射ヒータ装置の平面図である。 第１６実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 第１６実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 第１６実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分的な分解斜視図である。 本発明の第１７実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第１８実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大平面図である。 発熱部長さＣＬと表面温度Ｔｓｆとの関係を示すグラフである。 本発明の第１９実施形態に係る輻射ヒータ装置の平面図である。 第１９実施形態に係る輻射ヒータ装置の部分拡大断面図である。 本発明の第２０実施形態に係る輻射ヒータ装置の平面図である。 ヒトの指の寸法を示す斜視図である。 ヒトの指の寸法を示す斜視図である。 輻射ヒータ装置における熱伝達モデルを示す部分断面図である。 輻射ヒータ装置における熱伝達モデルを示す部分断面図である。

以下に、図面を参照しながら開示された発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
図１において、第１実施形態に係る輻射ヒータ装置１は、道路走行車両、船舶、航空機などの移動体の室内に設置されている。装置１は、室内のための暖房装置１０の一部を構成している。装置１は、移動体に搭載された電池、発電機などの電源から給電されて発熱する電気的なヒータである。装置１は、薄い板状に形成されている。装置１は、電力が供給されると発熱する。装置１は、その表面と垂直な方向に位置付けられた対象物を暖めるために、主としてその表面と垂直な方向へ向けて輻射熱Ｒを放射する。

室内には、乗員１２が着座するための座席１１が設置されている。装置１は、乗員１２の足元に輻射熱Ｒを放射するように室内に設置されている。装置１は、暖房装置１０の起動直後において、乗員１２に対して即効的に暖かさを提供するための装置として利用することができる。装置１は、室内の壁面に設置される。装置１は、想定される通常の姿勢の乗員１２に対向するように設置される。例えば、道路走行車両は、ハンドル１４を支持するためのステアリングコラム１３を有している。装置１は、ステアリングコラム１３の下面に、乗員１２に対向するように設置することができる。

図２および図３は、輻射ヒータ装置１を示す。図３は、図２の３−３断面を示す。図中において、装置１は、軸Ｘと軸Ｙによって規定されるＸ−Ｙ平面に沿って広がっている。装置１は、軸Ｚの方向に厚さをもつ。装置１は、ほぼ四角形の薄い板状に形成されている。装置１は、基板部２と、複数の放熱部３と、複数の発熱部４と、一対の端子７とを有する。以下の説明において、特定の実施形態に係る部材を指すときには英字付の符号、例えばこの実施形態の発熱部の場合には３ａ、が用いられる。装置１は、主として表面と垂直な方向に向けて輻射熱Ｒを放射する面状ヒータとも呼ぶことができる。

基板部２は、優れた電気絶縁性を提供し、かつ高温に耐える樹脂材料によって作られている。基板部２は、多層基板である。基板部２は、表面層２１と、裏面層２２と、中間層２３とを有する。表面層２１は、輻射熱Ｒの放射方向に面している。言い換えると、表面層２１は、装置１の設置状態において、加熱対象物である乗員１２の一部に対向して配置される面である。裏面層２２は、装置１の背面を提供する。中間層２３は、放熱部３と発熱部４とを支持する。基板部２は、複数の放熱部３を支持するための部材である。

複数の放熱部３のそれぞれは、高い熱伝導率を有する材料によって作られている。さらに、放熱部３は、優れた電気導体、すなわち低い電気抵抗をもつ材料によって作られている。放熱部３は、金属材料によって作ることができる。

複数の放熱部３のそれぞれは、基板部２の面と平行な薄い板状に形成されている。ひとつの放熱部３は、通電によって供給される熱によって輻射熱Ｒを放射可能である。ひとつの放熱部３は、所定放射温度に加熱されることによって、乗員１２、すなわち人に暖かさを感じさせる輻射熱Ｒを放射することができる。ひとつの放熱部３の体積は、発熱部４から供給される熱によって放熱部３が輻射熱Ｒを放射することができる温度に到達できるように設定されている。ひとつの放熱部３の体積は、発熱部４から供給される熱によって放熱部３の温度が急速に上昇するように設定されている。ひとつの放熱部３の体積は、装置１の表面に接触した物体への放熱によって急速な温度低下を生じるように小さく設定されている。ひとつの放熱部３の厚さは、表面と平行な面積を最大化し、体積を最小化するために、薄く設定されている。ひとつの放熱部３の面積は、輻射熱Ｒを放射するために適した広さに設定されている。ひとつの放熱部３の面積は、装置１の表面に対向して位置付けられる物体、例えば乗員１２の一部分より小さく設定されている。

この実施形態のひとつの放熱部３ａは、Ｘ−Ｙ平面において四角形に形成されている。放熱部３ａそれ自体は、通電されても、乗員１２に暖かさを感じさせるほどの輻射熱Ｒを生じる熱を発生しない。放熱部３ａは、発熱しない放熱のためだけの部材である。

複数の放熱部３は、基板部２の表面に対して分散して配置されている。言い換えると、複数の放熱部３は、輻射熱Ｒを放射する面において分散して配置されている。複数の放熱部３は、互いに重複することがないように配置されている。複数の放熱部３は、互いに離れて配置されている。複数の放熱部３は、図中のＸ−Ｙ平面上の所定面積を占めるように規則的に配列されている。複数の放熱部３は、放熱部アレイと呼ぶことができる。複数の放熱部３は、基板部２の表面に対してｎ×ｎのグリッドを形成するように配置されている。複数の放熱部３は、基板部２の表面に対して予め設定された規則に沿って分布している。複数の放熱部３は、一対の端子７の間、すなわち端子７１と端子７２との間に形成されるひとつまたは複数の通電経路の上に並べられている。図示の例においては、複数の放熱部３は、蛇行する通電経路の上に並べられている。

複数の放熱部３は、基板部２の内部に埋設されている。具体的には、複数の放熱部３は、表面層２１と中間層２３との間に配置されている。よって、複数の放熱部３は、基板部２の表面には露出していない。複数の放熱部３は、基板部２によって保護されている。

複数の発熱部４のそれぞれは、通電によって発熱する材料によって作られている。発熱部４は、金属材料によって作ることができる。複数の発熱部４も、複数の放熱部３と同じように、基板部２の表面に対して、分散して配置されている。

発熱部４は、隣接する２つの放熱部３、３の間に配置され、隣接する２つの放熱部３、３に接続されている。よって、発熱部４は、放熱部３に熱的に接続され、通電によって発熱する部材である。発熱部４と放熱部３とは、熱伝達可能に接続されている。これにより、発熱部４が発生した熱は、直接的に接続された放熱部３に直接的に伝達される。ひとつの発熱部４が発生した熱は、基板部２などの部材を経由して、離れて位置する他の放熱部３にも伝達される。さらに、発熱部４と放熱部３とは、通電可能に接続されている。ひとつの放熱部３に対して少なくとも２つの発熱部４が接続されている。複数の発熱部４と、複数の放熱部３とは、一対の端子７の間に一連の通電経路を形成する。

発熱部４は、電流を集中させるために、通電方向に沿って小さい断面積をもつように形成されている。発熱部４は、隣接する２つの放熱部３の間の熱伝達を抑制するために、隣接する２つの放熱部３の間における断面積を小さくするように形成されている。図示の例では、発熱部４は、放熱部３より厚い。しかし、Ｘ−Ｙ平面における発熱部４の幅は、放熱部３の幅より小さい。Ｘ−Ｙ平面における発熱部４の幅は、放熱部３の幅の半分より小さい。発熱部４の長さは、所定の発熱量を得るために、所定の長さをもつように設定されている。さらに、発熱部４の長さは、隣接する２つの放熱部３の間の熱伝達を抑制するために、長く設定されている。この結果、発熱部４は、Ｘ−Ｙ平面において細長い形状を与えられている。

この実施形態のひとつの発熱部４ａは、隣接する２つの放熱部３、３の間を埋めるとともに、隣接する２つの放熱部３、３の下にも位置するように形成されている。発熱部４ａも輻射熱Ｒを放射する。ただし、Ｘ−Ｙ平面における発熱部４ａの面積が小さいため、輻射熱Ｒの放射量は少ない。発熱部４ａは、発熱および放熱のための部材である。

放熱部３の数と発熱部４の数とはほぼ等しい。この結果、ひとつの発熱部４によって発生される熱量とほぼ等しい熱量がひとつの放熱部３に与えられる。ひとつの発熱部４が発生し、放熱部３に供給される熱は、対応付けられたひとつの放熱部３の温度が上記放射温度に到達できるように設定されている。

隣接する２つの放熱部３の間には、それらの間における熱伝達を抑制するための低熱伝導部６が設けられている。低熱伝導部６は、主として基板部２を構成する材料によって構成されている。低熱伝導部６は、Ｘ−Ｙ平面において、ひとつの放熱部３の全周を囲んでいる。ひとつの放熱部３を囲む低熱伝導部６は、周囲からその放熱部３への熱の流入を抑制する。すべての放熱部３は、その全周が低熱伝導部６によって囲まれている。低熱伝導部６は、すべての放熱部３の全周を囲むことによって複数の放熱部３の間に熱的な障壁を提供している。低熱伝導部６は、複数の放熱部３を互いに熱的に分離している。

特定のひとつの放熱部３を囲む低熱伝導部６は、特定の放熱部３の周囲から、その特定の放熱部３への熱伝導を抑制する。また、装置１の上には、特定の放熱部群を想定することができる。特定の放熱部群は、ひとかたまりになって位置付けられた複数の放熱部３の群である。この場合、特定の放熱部群を囲む低熱伝導部６は、特定の放熱部群の周囲から、その特定の放熱部群への熱伝導を抑制する。

この実施形態では、放熱部３ａが四角形であるから、その４辺に低熱伝導部６が配置されている。ひとつの放熱部３ａの少なくともひとつの辺においては、基板部２だけを有する第１の低熱伝導部６１が形成されている。第１の低熱伝導部６１は、ひとつの放熱部３ａの少なくとも２辺において形成されている。ひとつの放熱部３ａの少なくともひとつの辺においては、基板部２と発熱部４とを有する第２の低熱伝導部６２が形成されている。第２の低熱伝導部６１は、ひとつの放熱部３ａの少なくとも１辺において形成されている。４方を他の放熱部３ａによって囲まれた放熱部３ａの場合、ふたつの第１の低熱伝導部６１と、ふたつの第２の低熱伝導部６２とがその放熱部３ａを囲んでいる。

図４は、ひとつの放熱部３を含む断面（４Ａ）と、その放熱部３の周囲に形成される断面（４Ｂ）、（４Ｃ）とを示す。さらに、図中には、主要な熱伝達の方向が矢印によって示されている。断面（４Ｃ）が示す第１の低熱伝導部６１は、基板部２を構成する材料２１、２２、２３だけで構成されている。よって、第１の低熱伝導部６１における平均的な熱伝導率Ｋ６１は、基板部２の熱伝導率に基づいて求めることができる。断面（４Ｂ）が示す第２の低熱伝導部６２は、基板部２を構成する材料２１、２２、２３と発熱部４とで構成されている。よって、第２の低熱伝導部６２における平均的な熱伝導率Ｋ６２は、基板部２の熱伝導率および発熱部４の熱伝導率に基づいて求めることができる。断面（４Ａ）が示す放熱部３を横断する断面における平均的な熱伝導率Ｋ３Ｒは、基板部２の熱伝導率および放熱部３の熱伝導率に基づいて求めることができる。

基板部２を形成する樹脂材料の熱伝導率Ｋ２は、放熱部３を提供する材料の熱伝導率Ｋ３、および発熱部４を提供する材料の熱伝導率Ｋ４より格段に低い。すなわち、Ｋ２＜＜Ｋ３、Ｋ２＜＜Ｋ４である。さらに、発熱部４を提供する材料の熱伝導率Ｋ４は、放熱部３を提供する材料の熱伝導率Ｋ３より低い。すなわち、Ｋ４＜Ｋ３である。熱伝導率Ｋ６２は、熱伝導率Ｋ６１より大きい。すなわち、Ｋ６１＜Ｋ６２である。しかし、熱伝導率Ｋ３Ｒは、熱伝導率Ｋ６１および熱伝導率Ｋ６２より格段に大きい。すなわち、Ｋ６１＜＜Ｋ３Ｒ、かつ、Ｋ６２＜＜Ｋ３Ｒである。

四方を囲まれた放熱部３は、２つの第１の低熱伝導部６１と、２つの第２の低熱伝導部６２とで囲まれている。よって、その放熱部３を囲む全周における平均的な熱伝導率ＫＰは、ＫＰ＝２・Ｋ６１＋２・Ｋ６２である。この実施形態では、ＫＰ＜Ｋ３Ｒとなるように材料および寸法が設定されている。すなわち、放熱部３を横断する断面（４Ａ）における平均的な熱伝導率Ｋ３Ｒは、その放熱部３を囲む全周の熱伝導率ＫＰより大きい。

この構成によると、放熱部３を含む断面においては熱が急速に伝達される。よって、ひとつの放熱部３の温度は、急速に上昇、下降することができる。装置１の表面に物体が接触していないときに、放熱部３上の表面層２１の表面において所定放射温度が得られるように発熱部４の発熱量が設定されている。これにより、乗員１２に暖かさを与えることができる輻射熱Ｒが放射される。発熱部４の発熱量は、発熱部４の材料、寸法、電流値によって調節することができる。装置１への通電を開始すると、装置１の表面温度は、上記所定放射温度まで急速に上昇する。このため、冬期などにおいても、乗員１２に迅速に暖かさを与えることができる。

ひとつの特定の放熱部３の上において装置１の表面に物体が接触した場合、その特定の放熱部３の熱は接触している物体に急速に伝達される。この結果、特定の放熱部３の温度は急速に低下する。よって、物体が接触している部分の装置１の表面温度は急速に低下する。特定の放熱部３の熱は、接触している物体に伝わり、接触している物体に拡散する。このため、接触している物体の表面温度の過剰な上昇が抑制される。

特定の放熱部３に直接的に接続されている発熱部４が発熱によって供給する熱は、物体が接触している部分の温度を過剰に上昇させるほどに大きい熱量を発生しない。よって、物体が接触している部分の装置１の表面温度の上昇が抑制される。

装置１の表面の一部に物体を接触しているとき、物体が接触していない部分では、発熱部４が供給する熱と放熱部３が放射する熱とのバランスが維持されている。よって、物体が接触してない部分の装置１の表面温度は、輻射熱Ｒを放射するために適した高温になることができる。

さらに、上記構成によると、ひとつの特定の放熱部３の周囲から、その特定の放熱部３への熱伝達が抑制される。このため、特定の放熱部３に追加的に供給される熱量が抑制される。特定の放熱部３に追加的に供給される抑制された熱量は、接触している物体に伝わり、接触している物体に拡散する。よって、物体が接触している部分の装置１の表面温度の上昇が抑制される。同時に、接触している物体の表面温度の過剰な上昇が抑制される。低熱伝導部６の熱伝導率ＫＰは、放熱部３の上において物体が接触するとき、物体が接触している部分の温度が、放射温度より低く、物体の温度よりやや高い抑制温度に安定するように設定されているといる。

この構成によると、ひとつの放熱部３またはひとかたまりの放熱部群の熱的な容量が小さい。また、ひとつの放熱部３またはひとかたまりの放熱部群への周囲からの熱伝達が低熱伝導部６によって抑制されるから、追加的な熱の供給が抑制される。このため、ひとつの放熱部３またはひとかたまりの放熱部群の上において装置１の表面に物体が接触した場合、物体が接触している部分の温度が長時間にわたって高温に維持されることが回避される。

別の観点では、特定の放熱部３を囲む低熱伝導部６は、基板部２だけで構成された第３の低熱伝導部６３と、発熱部４を含む第４の低熱伝導部６４とを有する。図中においては、放熱部３の外周から発熱部４だけを除いた範囲が第３の低熱伝導部６３である。厚さ方向に関して発熱部４が存在する部分が第４の低熱伝導部６４である。この実施形態では、発熱部４の幅は放熱部３の幅に比べて十分に小さい。このため、第３の低熱伝導部６３は、ひとつの放熱部３のＸ−Ｙ平面における外周の３／４以上を囲んでいる。第３の低熱伝導部６３は、ひとつの放熱部３の外周の４／５以上を囲むことが望ましい。第３の低熱伝導部６３は、ひとつの放熱部３の外周の９／１０以上を囲むことができる。複数の放熱部３のすべては、その全周のほとんどを第３の低熱伝導部６３によって囲まれている。このため、周囲から放熱部３への熱伝達が抑制される。

図５および図６は、第１実施形態における寸法の一例を示している。この例では、表面層２１および裏面層２２は、ポリイミド樹脂によって作られている。表面層２１および裏面層２２は、代表点において、０．２９Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を提供する。中間層２３は、ＬＣＰと呼ばれる液晶ポリマーによって作られている。中間層２３は、代表点において、０．５６Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を提供する。放熱部３は、銅によって作られている。放熱部３は、代表点において、約３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を提供する。発熱部４は、Ｎｉ−Ｓｎ合金によって作られている。発熱部４は、代表点において、約８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を提供する。

この一例によると、第１の低熱伝導部６１の熱伝導率Ｋ６１は、０．４８Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。第２の低熱伝導部６２の熱伝導率Ｋ６２は、５．２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。放熱部３を横断する断面における熱伝導率Ｋ３Ｒは、３５．６６Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。よって、Ｋ３Ｒ＞ＫＰ＝２・Ｋ６１＋２・Ｋ６２の関係が得られる。

この一例では、装置１の表面に物体が接触していないときに、放熱部３上の表面層２１の表面において約９０°Ｃの表面温度が得られるように発熱部４の発熱量が設定されている。これにより、乗員１２に暖かさを与えることができる輻射熱Ｒが放射される。発熱部４の発熱量は、発熱部４の材料、寸法、電流値によって調節することができる。装置１の表面温度は、約９０°Ｃまで急速に上昇する。このため、冬期などにおいても、迅速に乗員１２に暖かさを与えることができる。

装置１の表面に物体が接触すると、装置１の表面温度は、その接触部分においてのみ、急激に、かつ接触している物体の温度の近傍にまで低下する。例えば、装置１の表面に物体が接触すると、接触部分の温度は物体の温度よりやや高い温度、例えば約４５°Ｃに急激に低下する。このため、物体が接触している部分の温度が長時間にわたって高温に維持されることが抑制される。

（第２実施形態）
図７および図８は、輻射ヒータ装置２０１の一部分を拡大して示している。図８は、図７の８−８断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置２０１は、輻射ヒータ装置１の一部を変形した変形例である。

この実施形態の発熱部４ｂは、先行する実施形態の発熱部４ａより薄い。発熱部４ｂは、放熱部３の下側にだけ位置している。この構成によると、発熱部４ｂの熱的な容量を小さくすることができる。

（第３実施形態）
図９および図１０は、輻射ヒータ装置３０１の一部分を拡大して示している。図１０は、図９の１０−１０断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置３０１は、輻射ヒータ装置１の一部を変形した変形例である。

この実施形態の発熱部４ｃは、コ字型、またはブラケット型と呼びうる形状を有している。発熱部４ｃの一端は、ひとつの放熱部３に接続されている。発熱部４ｃの他端は、他のひとつの放熱部３に接続されている。

この構成によると、発熱部４ｃは、先行する実施形態の発熱部４ａより薄い。さらに、発熱部４ｃの一端から他端までの長さは、先行する実施形態の発熱部４ａより長い。発熱部４ｃの一端から他端までの長さは、隣接する２つの放熱部３、３の間の距離よりも長い。このため、ひとつの発熱部４への熱伝達を抑制することができる。

（第４実施形態）
図１１および図１２は、輻射ヒータ装置４０１の一部分を拡大して示している。図１２は、図１１の１２−１２断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置４０１は、輻射ヒータ装置１の一部を変形した変形例である。

この実施形態の放熱部３ｂは、ほぼ四角形である。ただし、放熱部３ｂは、その対角線上に、突出した耳部３１、３２を有する。耳部３１、３２は、隣接する他の放熱部３ｂへ向けて突出している。耳部３１、３２は、隣接する他の放熱部３ｂの耳部と重複しないように位置付けられている。ひとつの放熱部３ｂの第１耳部３１と、他のひとつの放熱部３ｂの第２耳部３２との間には、放熱部３ｂの辺に沿って延びる隙間が区画されている。

この実施形態の発熱部４ｄは、隣接する２つの放熱部３、３が提供する隣接する２つの辺の互いに離れた二か所の間に設けられ、それら二か所において放熱部３と接続されている。発熱部４ｄは、第１耳部３１と第２耳部３２との間に設けられ、それらに接続されている。発熱部４ｄは、ひとつの放熱部３の上端と、他のひとつの放熱部３の下端とを接続しているともいえる。この構成によると、発熱部４ｄの一端から他端までの長さＣＬは、隣接する２つの放熱部３、３の間の距離ＤＬよりも長い。このため、ひとつの発熱部４への熱伝達を抑制することができる。

（第５実施形態）
図１３および図１４は、輻射ヒータ装置５０１の一部分を拡大して示している。図１４は、図１３の１４−１４断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置５０１は、輻射ヒータ装置１の一部を変形した変形例である。

この実施形態の発熱部４ｅは、隣接する２つの放熱部３、３の最も離れた２つの角部の間に設けられ、それら２つの角部において放熱部３と接続されている。この構成によると、発熱部４ｅの一端から他端までの長さＣＬは、隣接する２つの放熱部３、３の間の距離ＤＬよりも長い。このため、ひとつの発熱部４への熱伝達を抑制することができる。

（第６実施形態）
図１５および図１６は、輻射ヒータ装置６０１の一部分を拡大して示している。図１６は、図１５の１６−１６断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置６０１は、輻射ヒータ装置１の一部を変形した変形例である。

この実施形態の放熱部３ｃは、隣接する２つの放熱部３ｃの間を連結する連結部３３を有する。連結部３３は、隣接する２つの放熱部３ｃ、３ｃと同じ材料で連続して形成されている。この構成によると、連結部３３は、熱的な狭窄部を提供する。よって、複数の放熱部３は、熱的には互いに実質的に分離しており、独立している。また、連結部３３は、電気的な狭窄部を提供する。連結部３３は、電気的な高抵抗部を提供する。

この実施形態の発熱部４ｆは、連結部３３の下に配置され、隣接する２つの放熱部３、３と接続されている。電流は、連結部３３において発熱部４ｆにも流れる。このため、発熱部４ｆは、連結部３３と並列に配置されていても発熱することができる。

この構成では、第２の低熱伝導部６２は連結部３３を含むこととなる。しかし、連結部３３は細く形成されるから、第２の低熱伝導部６２における低い熱伝導率を維持することができる。この構成によると、互いに機械的に連続した部材によって、熱的には互いに分離された複数の放熱部３を提供することができる。

（第７実施形態）
図１７および図１８は、輻射ヒータ装置７０１の一部分を拡大して示している。図１８は、図１７の１８−１８断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置７０１は、輻射ヒータ装置６０１の一部を変形した変形例である。

この実施形態の発熱部４ｇは、連結部３３の下に配置され、隣接する２つの放熱部３、３と接続されている。発熱部４ｇは、コ字型、またはブラケット型と呼びうる形状を有している。発熱部４ｇの一端は、ひとつの放熱部３に接続されている。発熱部４ｇの他端は、他のひとつの放熱部３に接続されている。電流は、連結部３３において発熱部４ｇにも流れる。このため、発熱部４ｇは、連結部３３と並列に配置されていても発熱することができる。この構成では、発熱部４ｇを経由する熱伝導を抑制することができる。

（第８実施形態）
図１９および図２０は、輻射ヒータ装置８０１の一部分を拡大して示している。図２０は、図１９の２０−２０断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置８０１は、輻射ヒータ装置６０１の一部を変形した変形例である。

この実施形態の発熱部４ｈは、連結部３３の下に配置され、隣接する２つの放熱部３、３と接続されている。さらに発熱部４ｈは、複数の放熱部３にわたって連続して延びる帯状に形成されている。電流は、連結部３３において発熱部４ｈ内に多く流れる。このため、発熱部４ｈは、放熱部３および連結部３３と並列に配置されていても発熱することができる。この構成では、発熱部４ｈを機械的に連続した一連の部材によって提供することができる。

（第９実施形態）
図２１および図２２は、輻射ヒータ装置９０１の一部分を拡大して示している。図２２は、図２１の２２−２２断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置９０１は、輻射ヒータ装置１の一部を変形した変形例である。

この実施形態では、放熱部３と発熱部４とが同一の部材によって提供されている。この実施形態の放熱部３ｄは、四角形である。放熱部３ｄは、通電によって発熱する材料によって作られている。放熱部３ｄは、同時に、発熱部４ｉでもある。

隣接する２つの放熱部３ｄの間には、通電のための電線部５が設けられている。電線部５の一端は、ひとつの放熱部３に接続され、電線部５の他端は、他のひとつの放熱部３に接続されている。この実施形態の電線部５ａは、真っ直ぐの帯状に形成されている。

この構成によると、放熱部３ｄと発熱部４ｉとが共通の部材によって提供されている。よって、熱的な効率が高められる。

（第１０実施形態）
図２３および図２４は、輻射ヒータ装置１００１の一部分を拡大して示している。図２４は、図２３の２４−２４断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置１００１は、輻射ヒータ装置９０１の一部を変形した変形例である。

この実施形態の電線部５ｂは、コ字型、またはブラケット型と呼びうる形状を有している。この構成によると、電線部５ｂの一端から他端までの長さは、先行する実施形態の電線部５ａより長い。このため、電線部５ｂを経由する熱伝達を抑制することができる。

（第１１実施形態）
図２５および図２６は、輻射ヒータ装置１１０１の一部分を拡大して示している。図２６は、図２５の２６−２６断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置１１０１は、輻射ヒータ装置９０１の一部を変形した変形例である。

この実施形態でも、放熱部３と発熱部４とが同一の部材によって提供されている。この実施形態は、隣接する２つの放熱部３ｅ、３ｅの間を連結する連結部３４を有する。連結部３４は、隣接する２つの放熱部３ｅ、３ｅと同じ材料で連続して形成されている。連結部３４の厚さは、放熱部３ｅの厚さと同じである。連結部３４の幅は、放熱部３ｅの幅より明らかに狭い。この構成によると、連結部３４は、熱的な狭窄部を提供する。よって、複数の放熱部３ｅは、熱的には互いに実質的に分離しており、独立している。

また、連結部３４は、電気的な狭窄部を提供する。連結部３４は、電気的な高抵抗部を提供する。この結果、連結部３４は、発熱部４を提供する。連結部３４は、この実施形態の発熱部４ｊでもある。この実施形態では、放熱部３ｅの全体と連結部３４において発熱可能である。ただし、連結部３４において電流密度が高くなるために、主として連結部３４が発熱部４ｊとして機能する。この構成によると、単一の材料によって放熱部３ｅと発熱部４ｊとを形成することができる。

（第１２実施形態）
図２７および図２８は、輻射ヒータ装置１２０１の一部分を拡大して示している。図２８は、図２７の２８−２８断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置１２０１は、輻射ヒータ装置１１０１の一部を変形した変形例である。

この実施形態は、隣接する２つの放熱部３ｆ、３ｆの間を連結する連結部３５を有する。連結部３５の厚さは、放熱部３ｆの厚さより薄い。連結部３５は、発熱部４ｋを提供する。この構成によると、連結部３５における電流密度を高めることができる。しかも、連結部３５を経由する熱伝達を抑制することができる。

上述の放熱部３ｄ、３ｅ、３ｆは通電によって発熱する発熱部４ｉ、４ｊ、４ｋでもある。この構成によると、放熱部３ｄ、３ｅ、３ｆと発熱部４ｉ、４ｊ、４ｋとが同じ部材によって提供される。

（第１３実施形態）
図２９および図３０は、輻射ヒータ装置１３０１の一部分を拡大して示している。図３０は、図２９の３０−３０断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置１３０１は、輻射ヒータ装置４０１の一部を変形した変形例である。

この実施形態の放熱部３ｇは、線状である。放熱部３ｇは、蛇行状に配置されている。放熱部３ｇは、ほぼ四角形の範囲を所定の密度で埋めるように配置されている。放熱部３ｇは、複数のスリット部３６によって蛇行状に形成されているともいえる。スリット部３６は、四角形の範囲の外縁に開口し、四角形の範囲を横断することがないように形成されている。この結果、放熱部３ｇは、スリット部３６の周囲を回り込むように形成される。放熱部３ｇは、輻射熱Ｒを放射するために適した面積を占める。その一方で、放熱部３ｇは、線状であるため、熱的な容量が抑制される。

（第１４実施形態）
図３１および図３２は、輻射ヒータ装置１４０１の一部分を拡大して示している。図３２は、図３１の３２−３２断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置１４０１は、輻射ヒータ装置１４０１の一部を変形した変形例である。

この実施形態の発熱部４ｅは、隣接する２つの放熱部３ｇ、３ｇの最も離れた２つの耳部３１、３２の間に設けられ、それら２つの耳部３１、３２において放熱部３ｇ、３ｇと接続されている。この構成によると、発熱部４ｅを経由する熱伝達を抑制することができる。

（第１５実施形態）
図３３および図３４は、輻射ヒータ装置１５０１の一部分を拡大して示している。図３４は、図３３の３４−３４断面を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。輻射ヒータ装置１５０１は、輻射ヒータ装置１の一部を変形した変形例である。

この実施形態でも、複数の放熱部３は、ｎ×ｎのグリッドを形成するように配置されている。複数の発熱部４のそれぞれは、対応する放熱部３の直下に設けられている。この実施形態の発熱部４ｍは、四角形に形成されている。発熱部４ｍは、対向する放熱部３ａの中央に配置されている。さらに、装置１５０１は複数の電線部５ｃを有する。電線部５ｃは、放熱部３を経由することなく複数の発熱部４に給電するための通電経路を提供する。

上述の実施形態において、発熱部４ａ−４ｈ、４ｍは、放熱部３とは別の部材として設けられている。これらの発熱部４ａ−４ｈ、４ｍは、放熱部３と別の材料によって形成することができる。

上述の実施形態において、発熱部４ａ−４ｈ、４ｉ、４ｊ、連結部３３−３５、および電線部５ａ−５ｃは、隣接するふたつの放熱部３の間に設けられ、電流を流すことができる通電部を提供する。よって、これらの実施形態においては、低熱伝導部６は、放熱部３を含むことなく基板部２と通電部とを含む。この構成によると、基板部２の材料と通電部の材料とによって低熱伝導部６が提供される。基板部２は放熱部３より格段に低い熱伝導率を提供できるから、低熱伝導部６に通電部を含んでいても、放熱部３を含む断面における熱伝導率よりも低い熱伝導率を実現できる。上述の実施形態において、通電部の通電方向の長さは、通電部が接続する放熱部３の間の距離より長いことが望ましい。この構成によると、通電部を経由する熱伝達を抑制することができる。

（第１６実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。図３５は、輻射ヒータ装置１６０１の平面図である。輻射ヒータ装置１６０１は、輻射ヒータ装置１の一部を変形した変形例である。

輻射ヒータ装置１６０１は、基板２の平面において分散して配置された複数の放熱部３ｈを有する。複数の放熱部３ｈは、互いに独立している。ひとつの放熱部３ｈは、低熱伝導部６、６１、６２によって囲まれている。ひとつの放熱部３ｈは、それ自身を形成する材料よりも熱伝導率が低い材料によって囲まれている。複数の放熱部３ｈのそれぞれは、四角形または四辺形と呼びうる形状である。複数の放熱部３ｈは、配列方向に沿って、隣接する２つの放熱部３ｈの角部が対向するように配列されている。言い換えると、複数の放熱部３ｈは、２つの対角線の一方が配列方向に沿うように配列されている。配列方向は、通電経路に沿って延びている。

輻射ヒータ装置１６０１は、複数の放熱部３ｈに熱を供給する複数の発熱部４ｎを備える。ひとつの発熱部４ｎは、隣接する２つの放熱部３ｈの間に配置されている。ひとつの発熱部４ｎは、隣接する２つの放熱部３ｈに熱的に接続されている。複数の発熱部４ｎは、互いに独立している。ひとつの発熱部４ｎは、それ自身を形成する材料よりも熱伝導率が低い材料によって囲まれている。複数の放熱部３ｈは、複数の発熱部４ｎより輻射ヒータ装置１６０１の表面の近くに配置されている。言い換えると、複数の発熱部４ｎは、複数の放熱部３ｈの下側に配置されている。

発熱部４ｎは、複数の放熱部３ｈが配列された配列方向に細長く延びている。よって、発熱部４ｎの長手方向は、放熱部３ｈの対角線方向に一致している。発熱部４ｎは、放熱部３ｈの対角線上に長く延在するように配置されている。これにより、比較的長い発熱部４ｎを採用することができる。通電部でもある発熱部４ｎの通電方向の長さＣＬは、通電部が接続する放熱部３ｈの間の距離ＤＬより長い。通電によって発熱する発熱部４ｎは、放熱部３ｈの間に位置する部分、すなわち距離ＤＬの部分、を除いて放熱部３ｈによって覆われるように配置されている。

放熱部３ｈは、その対角線上の両端部分において発熱部４ｎと接合されている。言い換えると、放熱部３ｈは、その外形に複数の突出部分を有しており、その突出部分において発熱部４ｎと接合されている。この結果、放熱部３ｈは、その対角線上のひとつの端部、または両端部に、発熱部４ｎから供給される熱を受ける。言い換えると、放熱部３ｈは、その突出部分の先端部分に熱を受ける。

放熱部３ｈは、対角線上の端部から中央部に向けて、幅が徐々に拡大する拡大形状を有する。この拡大形状は、２つの辺が規定する扇状の形状、または三角形によって提供される。言い換えると、放熱部３ｈは、突出部分の先端部から基部に向けて徐々に拡大している。放熱部３ｈの断面積は、対角線の方向に沿って、端部から中央部に向けて、徐々に大きくなる。

放熱部３ｈは、熱を対角線に沿って伝える。同時に、放熱部３ｈは、発熱部４ｎから供給される熱を、幅方向に拡散させながら伝える。言い換えると、放熱部３ｈは、ひとつの角部から中央部に向けて熱を幅方向に拡散させながら伝える。しかも、放熱部３ｈの形状は、熱の過剰な拡散を抑制する。よって、放熱部３ｈの全体にわたるなだらかな温度分布が得られる。放熱部３ｈの形状は、望ましい電流分布を提供するためにも貢献する。

図３６は、輻射ヒータ装置１６０１の一部分を拡大して示している。図３７は、図３６の３７−３７断面を示す。図３８は、輻射ヒータ装置１６０１の部分的な分解斜視図である。

表面層２１、裏面層２２、および中間層２３は、熱伝導率が低い樹脂材料によって提供される。複数の放熱部３ｈは、金属材料製の薄膜によって提供される。複数の放熱部３ｈは銅製である。複数の放熱部３ｈは、表面層２１と中間層２３との間に配置される。複数の放熱部３ｈは、表面層２１の下面、または中間層２３の上面に付着させることができる。

複数の発熱部４ｎは、金属材料製の薄膜によって提供される。複数の発熱部４ｎは銅製である。複数の発熱部４ｎは、中間層２３と裏面層２２との間に配置される。複数の発熱部４ｎは、中間層２３の下面、または裏面層２２の上面に付着させることができる。

接合部５ｄは、放熱部３ｈと発熱部４ｎとの間に配置されている。接合部５ｄは、放熱部３ｈと発熱部４ｎとに熱的にかつ電気的に接続されている。接合部５ｄは、電線部５を提供する。この構成では、発熱部４ｎと接合部５ｄとによって通電部が提供される。接合部５ｄは、柱状の部材である。接合部５ｄは、円錐台形状である。接合部５ｄは、多層基板の技術分野においてビアとも呼ばれる。接合部５ｄは、中間層２３を貫通して延びている。接合部５ｄは、その一端で放熱部３ｈと熱的かつ電気的に接続されている。接合部５ｄは、その他端で放熱部３ｈと熱的かつ電気的に接続されている。接合部５ｄの広い底面は、放熱部３ｈに接続されている。接合部５ｄの狭い頂面は、発熱部４ｎに接続されている。

接合部５ｄは、放熱部３ｈおよび発熱部４ｎと熱的に、かつ電気的に接続可能な金属材料製である。接合部５ｄは、Ａｇ−Ｓｎ系の合金製である。

中間層２３には、接合部５ｄが貫通して配置される貫通孔２３ａが形成されている。貫通孔接合部５ｄは、貫通孔２３ａの中に配置される。貫通孔２３ａは、円錐台形状の穴である。貫通孔２３ａは、大径端と小径端とを提供する。貫通孔２３ａの形状は、接合部５ｄを形成するための材料を貫通孔２３ａの中に押し込む工程において、材料の押し込みを容易にするという利点を提供する。材料は、大径端から押し込まれる。製造方法の一例は、接合部５ｄを形成するためのペースト状の材料が大径端から押し込まれる工程を含む。製造方法の一例では、押し込み工程の後に、複数の部材２１、３、２３、４、２２が積層される工程と、積層物を加熱する工程とが採用される。加熱工程では、貫通孔２３ａ内に配置された材料が焼結され、合金化されることにより接合部５ｄが形成される。加熱工程では、貫通孔２３ａに配置された材料は、放熱部３ｈと接合される。加熱工程では、貫通孔２３ａに配置された材料は、発熱部４ｎと接合される。

図示の例では、表面層２１および裏面層２２の厚さは２５μｍである。中間層２３の厚さは８０μｍである。放熱部３ｈの厚さは１２μｍである。貫通孔２３ａの直径は、８０μｍ〜５０μｍである。接合部５ｄの厚さ（高さ）は８０μｍである。発熱部４ｎの厚さは１２μｍである。発熱部４ｎは、リボン部分の両端に円形の接続部をもつ鉄アレイ型である。リボン部の幅は、放熱部３ｈよりも十分に小さく、接合部５ｄの直径より小さい。リボン部の幅は、３０μｍである。両端の接続部は、接合部５ｄの直径より大きい。接続部の半径は、１５０μｍである。

この実施形態によると、先行する実施形態において説明した基礎的な利点に加えて、以下の利点が得られる。この実施形態によると、隣接する２つの放熱部３ｈの間に、比較的長い発熱部４ｎを配置することができる。よって、長い発熱部４ｎを採用しながら、複数の放熱部３ｈを高い密度で配置することができる。また、それぞれの放熱部３ｈは、突出部分の先端部から基端部に向けて徐々に断面積が拡大する形状を有するから、望ましい温度分布を得ることができる。

（第１７実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。図３９は、輻射ヒータ装置１７０１の部分的な拡大断面図である。輻射ヒータ装置１７０１は、輻射ヒータ装置１６０１の一部を変形した変形例である。

表面層２１は、隣接する放熱部３ｈの間であって、発熱部４ｎの直上に対応して突出部２１ａを有する。突出部２１ａは、発熱部４ｎの直上において、基板２の厚さ方向への熱伝達を抑制する。突出部２１ａは、放熱部３ｈからの放熱を妨げることなく、発熱部４ｎから表面への直線的な熱伝達を抑制する。

突出部２１ａは、複数の独立した突出部として、または複数の発熱部４ｎの直上を通るように延びる突条部として形成することができる。突出部２１ａは、輻射ヒータ装置１７０１の表面に物体が接触した場合に、発熱部４ｎから接触した物体への熱伝達を抑制する。

（第１８実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。図４０は、輻射ヒータ装置１８０１の部分的な拡大された平面図である。輻射ヒータ装置１８０１は、輻射ヒータ装置１６０１の一部を変形した変形例である。

この実施形態では、図示されるような蛇行状の発熱部４ｏが採用されている。通電部でもある発熱部４ｏの通電方向の長さＣＬは、通電部が接続する放熱部３ｈの間の距離ＤＬより長い。発熱部４ｏは、放熱部３ｈの間に位置する部分、すなわち距離ＤＬの部分、を除いて放熱部３ｈによって覆われるように配置されている。発熱部４ｏの長さＣＬは、放熱部３ｈの一辺の長さＳＬより長い。

発熱部４ｏは、蛇行部を有する。発熱部４ｏは、２つの放熱部３ｈの間に配置された直線状のブリッジ部を有する。ブリッジ部は、２つの蛇行部の間に配置されている。蛇行部は、放熱部３ｈと重複して配置されている。蛇行部は、放熱部３ｈの下に位置付けられている。蛇行部の長さは、放熱部３ｈの突出部の先端と接合部５ｄとの間の距離ＤＴより長い。蛇行部の長さは、放熱部３ｈの一辺の長さより長い。蛇行部は、渦巻き形状と置き換え可能である。

この実施形態によると、放熱部３ｈの下に蛇行した発熱部４ｏが配置されるから、放熱部３ｈにおける温度分布を改善できる。また、長い発熱部４ｏは、発熱部４ｏを経由する熱伝達を抑制する。このため、輻射ヒータ装置１７０１の表面に物体が接触した場合に、表面温度が抑制される。

図４１は、輻射ヒータ装置１８０１の構成における特性を示すグラフである。横軸は、発熱部４ｏの長さＣＬ（ｍｍ）を示す。縦軸は、輻射ヒータ装置１８０１の表面にヒトの指が接触した場合の輻射ヒータ装置１７０１の表面温度Ｔｓｆ（℃）を示す。図中の矢印は、放熱部３ｈの面積ＳＱ（ｍｍ^２）の増加を示す。面積ＳＱは、一辺の長さＳＬの二乗に相当する。図中の複数の曲線は、ある面積ＳＱにおける長さＣＬと表面温度Ｔｓｆとの関係を示す。図中には、表面温度Ｔｓｆの目標温度Ｔｔｈが例示されている。

表面温度Ｔｓｆが目標温度Ｔｔｈを下回るためには、長さＣＬを長くすることが望ましい。一方、面積ＳＱが大きくなるほど、表面温度Ｔｓｆは低下する。よって、面積ＳＱと長さＣＬとを所定の値に設定することにより、Ｔｓｆ＜Ｔｔｈを実現できる。面積ＳＱと長さＣＬとは、輻射ヒータ装置１８０１の熱供給能力の制約の下で、Ｔｓｆ＜Ｔｔｈを達成するように選定される。目標温度Ｔｔｈは、ヒトが短時間だけ、および／または長時間にわたって輻射ヒータ装置１８０１に接触した場合にも皮膚に損傷を負わない温度とすることができる。

（第１９実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。図４２は、輻射ヒータ装置１９０１の平面図である。図４３は、図４２の４３−４３断面を示す部分的な拡大断面図である。輻射ヒータ装置１９０１は、輻射ヒータ装置１６０１の一部を変形した変形例である。

輻射ヒータ装置１９０１は、複数の発熱部４ｎおよび複数の接合部５ｄに代えて発熱部４ｐを有する。発熱部４ｐは、複数の放熱部３ｈの下に配置されている。発熱部４ｐは、放熱部３ｈの間に位置する部分を除いて放熱部３ｈによって覆われるように配置されている。発熱部４ｐは、複数の放熱部３ｈの下にひとつの層を形成する。発熱部４ｐは、蛇行状に配置されている。発熱部４ｐは、細い発熱線によって提供されている。発熱部４ｐは、隣接する部分の間に間隔を設けて配置されている。発熱部４ｐは、電流が流されることによって発熱する金属線である。金属線は、細線である。金属線は、銅製である。金属線の直径は、数μｍから直径数十μｍである。

複数の放熱部３ｈは、輻射ヒータ装置１９０１の表面のほぼ全域にわたって広く分散している。複数の放熱部３ｈは、発熱部４ｎから供給される熱を拡散させる。複数の放熱部３ｈは、輻射ヒータ装置１９０１の表面の広い範囲にわたるなだらかな温度分布を提供する。

複数の放熱部３ｈと発熱部４ｐとの間には、中間層２３が配置されている。発熱部４ｐは細い金属線であって、放熱部３ｈと直接的に接続されることなく配置されている。金属線の断面積は０．０１５ｍｍ^２以下である。複数の放熱部３ｈと発熱部４ｐとは、直接的な熱的接続をもたない。発熱部４ｐから供給される熱は、中間層２３を通して、複数の放熱部３ｈに供給される。よって、複数の放熱部３ｈと発熱部４ｐとは、間接的な熱的接続をもつ。複数の放熱部３ｈと発熱部４ｐとは、電気的に接続されていない。

発熱部４ｐは、輻射ヒータ装置１９０１の表面温度を、運転温度まで上昇させる。運転温度は、数十センチ以内におかれたヒトが暖かさを感じる程度の輻射熱を放射できる温度である。輻射ヒータ装置１９０１の表面に物体が接触した場合、その接触部分における輻射ヒータ装置１９０１の表面温度は急激に低下する。しかも、発熱部４ｐは細線であるため、接触部分の外側から接触部分への熱伝達が抑制される。この結果、輻射ヒータ装置１９０１の表面に物体が接触している間中、表面温度が運転温度よりも低く抑制される。

（第２０実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。図４４は、輻射ヒータ装置２００１の平面図である。輻射ヒータ装置２００１は、輻射ヒータ装置１９０１の一部を変形した変形例である。この実施形態では、複数の放熱部３ａと発熱部４ｐとが採用されている。この実施形態でも、先行する実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（適用される技術事項）
以下には、先行する実施形態に適用されている、または追加的に適用可能な技術事項を説明する。

先行する実施形態において、ひとつの放熱部３の面積ＳＱは、輻射ヒータ装置に触れることがある物体と輻射ヒータ装置との接触面積より小さく設定される。ヒトがいることがある部屋の暖房用途に輻射ヒータ装置が供される場合、上記接触面積として、ヒトの指の腹部分の面積を想定することができる。上記接触面積として、ヒトの乳幼児の第２指の腹部分の面積を想定することができる。この場合、放熱部３の面積ＳＱは、ヒトの指の腹部分の面積より小さく設定される。放熱部３の面積ＳＱは、乳幼児の指の腹部分より小さく設定することができる。面積ＳＱは、接触面積の１／２を下回るように、または１／４を下回るように設定することができる。

図４５および図４６には、ヒトの指の寸法が図示されている。第２指ＦＳは、爪の基部において幅Ｗｎｂと、厚さＴｎｂとを有する。面積ＳＱは、ＳＱ＜Ｗｎｂ^２、およびＳＱ＜Ｔｎｂ^２を満たすように設定することができる。例えば、ヒトの１歳児を想定し、平均的な幅Ｗｎｂと平均的な厚さＴｎｂとに基づいて面積ＳＱを設定することができる。幅Ｗｎｂおよび厚さＴｎｂとして、約７ｍｍを想定できる。この場合、想定される接触面積は４９ｍｍ^２である。面積ＳＱは、１６ｍｍ^２以下、または１０ｍｍ^２以下に設定することができる。

乳幼児の指の腹部分の大きさ、すなわち接触面積は、種々の統計的なデータに基づいて設定することができる。例えば、「平成２０年度 機械製品の安全性向上のための子どもの身体特性データベースの構築及び人体損傷状況の可視化シミュレーション技術の調査研究報告書 （社団法人 日本機械工業連合会 、社団法人 人間生活工学研究センター） http://www.hql.jp/research/before/pdf/children_data2008.pdf 」を利用することができる。この資料によると、ヒトの一歳児を想定した平均的な幅Ｗｎｂは８．８ｍｍ、厚さＴｎｂは７．２ｍｍである。

先行する実施形態において、放熱部３の厚さと面積ＳＱとは、放熱部３の熱容量を小さくするように設定される。放熱部３の熱容量は、放熱部の上において輻射ヒータ装置の表面に物体が接触した後に、物体が接触している部分の温度が、短時間で低下するように設定されている。放熱部３の熱容量は、輻射ヒータ装置の表面に物体が接触した時に、その接触部分における輻射ヒータ装置の表面温度が短時間で所定温度を下回るように設定される。望ましい形態においては、放熱部３の熱容量は、輻射ヒータ装置の表面にヒトの指が接触した場合に、接触の後０．３２秒で接触部分の表面温度が６０℃を下回るように設定される。

先行する実施形態において、輻射ヒータ装置の仕様、例えば、各部の寸法、性能、材料は、熱的なモデルに基づいて設定することができる。輻射ヒータ装置の仕様は、輻射ヒータ装置の表面に物体が接触していない状態において所要の熱供給を実現できるように設定される。さらに、輻射ヒータ装置の仕様は、輻射ヒータ装置の表面に物体が接触している状態において、その接触部分の表面温度が、その物体を損なうことがない温度にまで低下するように設定される。輻射ヒータ装置の仕様は、上記２つの場合を両方とも満足するように設定される。例えば、放熱部３の面積ＳＱと発熱部４の長さとは、熱伝達モデルに基づいて設定することができる。

図４７は、輻射ヒータ装置に物体が接触していない状態における熱伝達モデルを示す。図４８は、輻射ヒータ装置にヒトの第２指が接触している状態における熱伝達モデルを示す。この熱伝達モデルでは、発熱部４が発生する熱のうち、輻射ヒータ装置の表面（上面）に向かう熱の流れをモデル化している。

図中において、ひとつの発熱部４の発熱量をＱ０とする。Ｑ０は、発熱部４の材料、発熱部４の寸法、および発熱部４に流れる電流に基づいて求められる。発熱部４は、電流の流れ方向に沿って長さＣＬをもつ。発熱部４は、長さ方向と直交する断面において断面積ＣＡをもつ。発熱部４の温度はＴ１である。放熱部３の温度はＴ２である。発熱部４から放熱部３への熱伝達経路における熱伝導率をλ１（ラムダ１）とする。発熱部４と放熱部３とが発熱部４または電線部５によって接続されている場合、熱伝導率λ１は、発熱部４または電線部５の熱伝導率Ｋ４とみなすことができる。ひとつの放熱部３に伝えられる伝熱量Ｑ１は、下記（１）式で表すことができる。

放熱部３の輻射ヒータ装置の表面側における面積はＳＱである。放熱部３から、輻射ヒータ装置の表面までの熱伝達経路における熱伝導率をλ２（ラムダ２）とする。放熱部３と輻射ヒータ装置の表面との間には表面層２１だけがあるから、熱伝導率λ２は、表面層２１の熱伝導率Ｋ２とみなすことができる。表面層２１の厚さは、ｔ２１である。放熱部３の中央部に対応する輻射ヒータ装置の表面における温度はＴ３である。ひとつの放熱部３から輻射ヒータ装置の表面に向けて伝えられる伝熱量Ｑ２は、下記（２）式で表すことができる。

輻射ヒータ装置の表面からの放熱は、主として対流と輻射とによってなされる。自然対流による熱伝達率をｈとする。空気の温度はＴ０である。対流による放熱量Ｑ３は、下記（３）式で表すことができる。

輻射ヒータ装置の表面からの放射率をε（イプシロン）とし、ステファン−ボルツマン定数をσ（シグマ）とする。輻射による放熱量Ｑ４は、下記（４）式で表すことができる。

輻射ヒータ装置に定格電力が供給され安定的に運転されているとき、Ｑ０＝Ｑ１＝Ｑ２＝Ｑ３＋Ｑ４となる。このとき、表面温度Ｔ３は、所要の温度で安定する。表面温度Ｔ３が、所要の輻射熱を供給できる放射温度になるように、輻射ヒータ装置の仕様が設定される。例えば、面積ＳＱと、長さＣＬとは、変更可能な寸法として利用することができる。面積ＳＱと長さＣＬとは、表面温度Ｔ３が放射温度になるように設定される。放射温度は、例えば６０℃以上の所定温度である。

輻射ヒータ装置の表面に物体が接触すると、対流と輻射とが少なくとも部分的に妨げられる。また、輻射ヒータ装置の表面からの放熱の少なくとも一部分は、接触した物体への伝熱によって提供される。ひとつの放熱部３の表面の全体が接触した物体によって覆われる場合、対流と輻射とはほとんど妨げられ、放熱は主として伝熱によって提供される。このように、物体が接触すると輻射ヒータ装置の内部における熱的なバランスが変化する。発熱部４の温度はＴ１ｔとなる。放熱部３の温度はＴ２ｔとなる。ひとつの放熱部３に伝えられる伝熱量Ｑ１ｔは、下記（５）式で表すことができる。

放熱部３の中央部に対応する輻射ヒータ装置の表面における温度はＴ３ｔになる。ひとつの放熱部３から輻射ヒータ装置の表面に向けて伝えられる伝熱量Ｑ２ｔは、下記（６）式で表すことができる。

接触している物体の熱通過率をＫとする。接触している物体の直下にある放熱部３から放熱される熱量Ｑ５、言い換えると接触している物体が吸熱する熱量Ｑ５は、下記（７）式で表すことができる。

物体が接触しているとき、接触部分においては物体が熱を持ち去る。このため、接触部分においては温度が低下する。しかし、接触部分をとりまく外側部分では高温が維持されている。接触部分の外側における発熱部３の温度をＴ５とする。接触部分の外側から、接触部分に位置する放熱部３へ流れる熱量Ｑ６は、下記（８）式で表すことができる。

輻射ヒータ装置に定格電力が供給されているときに何らかの物体が輻射ヒータ装置の表面の一部に接触する場合がある。この場合、物体が運び去る熱量のために、表面温度Ｔ３は低下する。やがてその接触部分において熱的に平衡が得られると、Ｑ６＋Ｑ０＝Ｑ１ｔ＝Ｑ２ｔ＝Ｑ５となる。このとき、表面温度Ｔ３ｔは、放射温度より低い温度で安定する。表面温度Ｔ３ｔが、接触している物体を保護するための抑制温度になるように、輻射ヒータ装置の仕様が設定される。例えば、面積ＳＱと、長さＣＬとは、変更可能な寸法として利用することができる。面積ＳＱと長さＣＬとは、表面温度Ｔ３ｔが抑制温度になるように設定される。抑制温度は、例えば５０℃以下の所定温度である。

接触している物体が十分な放熱機能をもつ場合、接触している物体は所定の熱量を運び去ることができる。接触している物体が運び去ることができる熱量はＱＨである。例えば、ヒトの一部分、例えば指が接触する場合、血流によって熱が運び去られる。放熱部３の面積ＳＲは、放熱部３からヒトの一部分に放熱される熱量、すなわちＱ２ｔが、ヒトの一部分が運び去ることができる熱量ＱＨより小さくなるように設定されている。Ｑ２ｔ＝Ｑ５＜ＱＨとすることにより、表面温度Ｔ３ｔは、ヒトの一部分の温度、すなわち体温より高いが、体温に近い温度に収束する。ヒトの一部が接触することを想定した場合、抑制温度は４０℃以下とすることができる。

（他の実施形態）
以上、開示された発明の好ましい実施形態について説明したが、開示された発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、開示された発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。開示された発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

例えば、放熱部３の形状は、図示された形状に限られるものではない。放熱部３として、円形、六角形、花弁状、渦巻き状などの種々の形状を採用することができる。また、複数の放熱部３は、同心円状、渦巻き状、ハニカム状など種々の配列規則に従って配列することができる。

また、第１３実施形態および第１４実施形態で示した蛇行配置された線状の放熱部３ｇは、他の実施形態において採用してもよい。例えば、放熱部３と発熱部４とを共通の部材で提供する実施形態においても、蛇行配置された線状の放熱部（発熱部）を採用してもよい。

また、表面層２１を設けず、放熱部３を露出させてもよい。また、輻射ヒータ装置の外側に、さらにネット状、または透明な保護部材を設けてもよい。

１、２０１、３０１〜２００１ 輻射ヒータ装置、
２ 基板、２１ 表面層、２２ 裏面層、２３ 中間層、
３ 放熱部、３１、３２ 耳部、３３−３５ 連結部、３６ スリット部、
４ 発熱部、
５ 電線部、
６ 低熱伝導部、６１ 第１の低熱伝導部、６２ 第２の低熱伝導部、
７ 端子。

Claims (19)

1. 通電によって供給される熱によって輻射熱（Ｒ）を放射可能な放熱部（３）であって、面において分散して配置され、高い熱伝導率を有する材料によって作られている複数の放熱部（３）と、
   複数の前記放熱部のそれぞれを囲むように設けられ、前記放熱部を含む断面における熱伝導率（Ｋ３Ｒ）より低い熱伝導率（ＫＰ、Ｋ６１、Ｋ６２）を有しており、周囲から前記放熱部への熱の流入を抑制する低熱伝導部（６、６１、６２）とを有することを特徴とする輻射ヒータ装置。
2. 前記放熱部は薄い板状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の輻射ヒータ装置。
3. さらに、前記放熱部を支持する基板部（２）と、
   隣接するふたつの前記放熱部の間に設けられ、電流を流すことができる通電部（４ａ−４ｈ、４ｊ、４ｋ、４ｎ−４ｐ、３３−３５、５ａ−５ｃ）とを備え、
   前記低熱伝導部は、前記放熱部を含むことなく前記基板部と前記通電部とを含むことを特徴とする請求項２に記載の輻射ヒータ装置。
4. 通電によって供給される熱によって輻射熱（Ｒ）を放射可能な放熱部（３）であって、面において分散して配置された複数の放熱部（３）と、
   複数の前記放熱部のそれぞれを囲むように設けられ、前記放熱部を含む断面における熱伝導率（Ｋ３Ｒ）より低い熱伝導率（ＫＰ、Ｋ６１、Ｋ６２）を有する低熱伝導部（６、６１、６２）とを有しており、
   前記放熱部は薄い板状に形成されており、
   さらに、前記放熱部を支持する基板部（２）と、
   隣接するふたつの前記放熱部の間に設けられ、電流を流すことができる通電部（４ａ−４ｈ、４ｊ、４ｋ、４ｎ−４ｐ、３３−３５、５ａ−５ｃ）とを備え、
   前記低熱伝導部は、前記放熱部を含むことなく前記基板部と前記通電部とを含むことを特徴とする輻射ヒータ装置。
5. 前記放熱部を含む断面における熱伝導率は、前記放熱部を横断する断面（４Ａ）における平均的な熱伝導率（Ｋ３Ｒ）であり、
   前記低熱伝導部の熱伝導率は、前記放熱部を囲む全周における平均的な熱伝導率（ＫＰ（２・Ｋ６１＋２・Ｋ６２））であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の輻射ヒータ装置。
6. 前記放熱部に供給される熱は、人に暖かさを感じさせる輻射熱を放射できる放射温度に前記放熱部の温度が到達できるように設定され、
   前記低熱伝導部の熱伝導率は、前記放熱部の上において物体が接触するとき、前記物体が接触している部分の温度が、前記放射温度より低く、前記物体の温度よりやや高い抑制温度に安定するように設定されていることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の輻射ヒータ装置。
7. 前記通電部の通電方向の長さは、前記通電部が接続する前記放熱部の間の距離より長いことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載の輻射ヒータ装置。
8. さらに、前記放熱部に熱的に接続され、通電によって発熱する発熱部（４、４ａ−４ｈ、４ｍ−４ｐ）を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の輻射ヒータ装置。
9. 前記放熱部（３、３ｄ−３ｆ）は通電によって発熱する発熱部（４、４ｉ−４ｋ）でもあることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の輻射ヒータ装置。
10. さらに、前記放熱部（３ｈ）と前記発熱部（４ｎ）との間に配置され、前記放熱部（３ｈ）と前記発熱部（４ｎ）とに熱的にかつ電気的に接続された円錐台形状の合金製の接合部（５ｄ）を備えることを特徴とする請求項８に記載の輻射ヒータ装置。
11. さらに、前記放熱部に熱的に接続され、通電によって発熱する発熱部（４ｏ、４ｐ）であって、前記放熱部の間に位置する部分を除いて前記放熱部によって覆われるように配置されている発熱部を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の輻射ヒータ装置。
12. 前記発熱部（４ｐ）は細い金属線であって、前記放熱部と直接的に接続されることなく配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の輻射ヒータ装置。
13. 前記金属線の断面積は、０．０１５ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１２に記載の輻射ヒータ装置。
14. 前記放熱部の面積（ＳＲ）は、乳幼児の指の腹部分より小さいことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれかに記載の輻射ヒータ装置。
15. 前記放熱部の面積は、前記乳幼児の指の腹部分の幅として、７ｍｍを想定して設定されていることを特徴とする請求項１４に記載の輻射ヒータ装置。
16. 前記放熱部の熱容量は、前記放熱部の上において物体が接触した後に、前記物体が接触している部分の温度が、短時間で低下するように設定されていることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれかに記載の輻射ヒータ装置。
17. 前記放熱部の熱容量は、前記放熱部の上において物体が接触した後０．３２秒で、前記物体が接触している部分の温度が６０℃を下回るように設定されていることを特徴とする請求項１６に記載の輻射ヒータ装置。
18. 前記放熱部の面積（ＳＲ）は、前記放熱部の上においてヒトの一部分が接触した場合に、前記放熱部からヒトの一部分に放熱される熱量（Ｑ２ｔ）が、ヒトの一部分が運び去ることができる熱量（ＱＨ）より小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれかに記載の輻射ヒータ装置。
19. 高い熱伝導率を有する材料によって作られた複数の前記放熱部（３）のうちの隣接する２つの前記放熱部の間に前記低熱伝導部（６、６１、６２）が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれかに記載の輻射ヒータ装置。

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