JPH01189431A - セラミックパネルヒータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は暖房用、乾燥用、医療用等に用いられる低温、
大型のセラミックパネルヒータ装置に関するものである
。

［従来の技術］ 従来のセラミックパネルヒータは一般に高温用のものが
多く、その構造としては高温に耐える金属製電気抵抗線
や薄板などを箱状のセラミックケースの中に宙釣り状に
取付けたり、セラミックパウダやセラミックファイバな
どを空間に充填して電気抵抗線の移動を押さえたものが
採用されているが、基板のセラミックス板はせいぜい３
０［Ｑｌ］角以下程度の小型寸法のものであった。すな
わち従来は大型で厚さも薄くしかも機械強度や耐熱性の
高いセラミック板の製造が困難であったため大型のセラ
ミックパネルヒータが製作困難であった。

このため低温で安全、かつ大面積で熱放射率の大なる暖
房用、乾燥用のセラミックヒータは存在していなかった
。

また一方、最近になってカーボンブラック・グラフトポ
リマを各種の有体やプラスチックフィルムなどに塗布し
たものを電気発熱体とし、この両面をプラスチック薄膜
で被覆した所謂プリント面発熱体が各種製作される様に
なったので、これをセラミックプレートに抱き合わせた
構造の低温用セラミックパネルヒータが作られる様にな
ったが。

これらも高温用のものと同様に高強度で大寸法のセラミ
ックプレートが得難いことやプリント発熱回路を直接セ
ラミックプレートに印刷して作りつけると、従来のセラ
ミックプレートであるとひびわれしやすいため、帯湿漏
電処理に良い方法がなかったので、一般に小面積のもの
しか採用されていなかった。最近居住室内の空気の衛生
状態や省エネルギー問題点には省スペースなどの点から
在来の暖房機器の欠点が指摘されるようになり、低温大
面積の放熱面を持ち循環送風機を使用しない所謂低温遠
赤外線の放射効率の良い輻射型ヒータの登場が盛んであ
るが、現在迄に市場に発売されたセラミックパネルヒー
タは小型のもののみである。

また、各種床置き型ヒータも存在している。

［本発明の目的：解決すべき問題点１ 以上の如く、従来採用されているセラミックパネルヒー
タは小型であると共に構造が複雑でコスト高の問題点が
あった。また重ね合わせ構造のものでは発熱体とセラミ
ックス板（基板）間に空間が介在し易いと共に全面にわ
たって発熱体を万遍なく均一に配置することが困難であ
った。また−般の型込め製法によるセラミックプレート
はその平面に沿った方向の熱伝達率が低く表面温度のば
らつきが激しい等の問題点も有った。

更に構造が多層のものでは温度調節用の測温センサを発
熱体の至近距離に配置することが困難であると共に製品
を組上げた全体の厚さがプレート又はパネルの名に相応
しない程厚みのあるものとなる問題点も有った。

更に、温度調節不備により１３０℃及至１６０℃程度の
温度上昇が生ずることによりカーボンブラックグラフト
ポリマのプリント発熱体が溶断し寿命を縮める等の問題
点も生じた。

また、従来のプレート型セラミックヒータは大型にする
と、従来のセラミックス板が非常に亀裂が入りやすく、
破損し易く、電気絶縁性の点でも欠点があったため大型
にできないという問題点が有った。

更にまた。従来の床置き型ヒータは、我国特有の庶民の
狭い家屋或は小事務所等において場所をとるという一大
欠点が存在していた。

本発明は以上の諸欠点を殆ど解決すべく創案されたもの
であり、大型で、かつ薄肉、軽量に形成され、壁取付又
は中しきり或は床暖房として場所をとらず温度保持特性
や温度分布の均一性が極めて良好であり、発熱体の過熱
が有効に防止されると共に、火災や火傷のおそれもなく
人体感温効率のよい遠赤外線波長の赤外線を高効率で放
射し得るセラミックパネルヒータ装置を提供することを
目的とする。

［本発明の構成二問題点解決の手段］ 本発明は前記目的を達成するために、大きな曲げ強度を
有すると共に遠赤外線域の波長の赤外線を良好に放射す
るセラミラス板を基板とし、それに軟質の絶縁板、プリ
ント式の電気回路および発熱体、電気絶縁層、断熱層お
よび熱線反射層とを順次重ね合わせ、これ等を枠体に被
包してパネルヒータ本体を形成すると共に、該パネルヒ
ータ本体内に測温センサを内蔵せしめ、パネルヒータの
温度を検出し、その検出信号を電力調節器に送り。

該電力調節器によりパネルヒータの熱制御を自動的に行
うようにしたセラミックパネルヒータ装置を構成するも
のである。

本発明で用いることを特徴としている、赤外線附近を主
とする電磁波（所謂熱線）の放射率大なるセラミックス
板はβワラストナイト及び／゛又はコーデライト及び／
又はジルコンを主とする材料から形成される０例えば本
願の発明者と一部が共通であって、既に出願済みである
特願昭５９−３９３７４号公報に材料並びにその製法が
開示されているものがある。これはβワラストナイトを
主とするもので、従来品に比し、曲げ強度が格段にすぐ
れ、また熱膨張率が小さいので熱衝撃に強いため大型薄
肉のセラミックス板の出現を初めて可能とした材料であ
る。

大きさを径３０［（２１１以上としたのは従来品に殆ど
存在せず、３０［ｃｍ］以上のものが本発明品の特徴で
あり、また肉厚を５［ｍ］以下としたのは本発明品に使
用するセラミックス板の製造できる厚さの下限が約４［
Ｗ］であり、更に２０［ａｍ］以下としたのは、これを
こえると薄肉とは社会通念上いえないからである。

更にまた、本発明のセラミックパネルヒータ装置は壁に
沿って設置するものは、壁側に断熱層と熱線反射層を形
成することが必要である。また床しきに使用するものも
同様である。室の中央に中じきりゃ、つい立でのように
して使用する場合には、これらの断熱層や熱線反射層は
不要であり。

むしろ両面に上記の前記特殊なセラミックス板を用いる
ことが望ましい。

次にまた温度センサと自動制御電力ｙ４節器の構成は通
常の有線の設備或いは現今では通常のものとなったリモ
コン制御設備を用いることができる。

なおまた本発明装置のパネルヒータは建物の内壁や、中
しきりに使用する場合は、パネル全体の肉厚が５［ｍ］
ないし１０［■］程度の薄型のものを用いれば、暖房の
ために施工容易で殆ど場所をとらないという、我国特有
の狭い家屋内で、絶大なメリットにつながる構成である
。

但し、これを床暖房として用いる場合にあっては、如何
に曲げ強度の大なる本発明パネルであっても５通常の家
屋では、肉厚は７［＋ｍ］以上として構成することが望
ましい。

［作用］ プリント式の電気回路および発熱体は前記絶縁板と前記
電気絶縁層内に封入され、基板たるセラミックス板に密
着固定される。なお前記絶縁板は前記電気回路等を封止
する機能を有する他、前記セラミックス板のひび割れ時
等における防水機能を果すためのものである。以上の電
子回路および発熱体等は断熱材を介し前枠体内に固定さ
れると共に、内部に生じた熱線は前記熱線反射層により
反射される。

一方、前記発熱体の近傍に配置された前記測温センサが
発熱体の温度を高精度に検出し、この検出信号により前
記電気回路および発熱体と連結されている電力調節器が
発熱温度調節を自動的に行う。これにより適温の温度管
理が行われる。一方。

本発明に使用されるセラミックス板は遠赤外線を放射し
得る遠赤外線放射セラミックスが使用され。

これが人体に感温効率の良い波長を与えることになる。

また大型薄肉であるため、狭い我国の家庭内において、
場所をとらないという絶大の作用がある。

［実施例］ 以下１本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図および第２図に示す如く、セラミックパネルヒー
タは温度センサ９を内蔵するパネルヒータ本体１０と電
力調節器２０とから構成される装まずパネルヒータ本体
１０を説明する。

パネルヒータ本体１０は、基板であるセラミックス板１
と、前記絶縁体たる軟質な防水電気絶縁膜２と、前記プ
リント式の電気回路たるリボン状電極板３と、同じく前
記プリント式の発熱体たるプリント発熱体（以下、発熱
体という）４と、前記電気、！１！縁層たる防水電気絶
縁膜５と、前記断熱層たる断熱材６および前記熱線反射
層たる熱線反射背面板７等を前記順序で順次重合したも
のから構成される。これ等は前記枠体たる額ぶち枠８に
よりその周縁を被包されて固定される。

セラミックス板１は、例えば７［μｍ］及至１４［μｍ
］程の遠赤外線波長を有する遠赤外線セラミックスが使
用され、その製法技術としては例えば特願昭５９−３９
３７４号公報に記載される如きものが採用される。その
主要成分はセンイ状構造を有する珪灰石からなり、原料
粒度、混合比率、そ性成形工程で多重積層配向構造など
を与えるため、焼結工程の工夫とあいまってその焼上り
板状晶は多層針状の板状構造のものが形成される。

このため面積１平方メートル以上で厚さが３［ｍ］及至
４［■］と極めて薄厚のものからなり、しかも極めてそ
りの少ない正確な平板が形成される。

本実施例では以上の如き性質の薄肉のセラミックス板１
が採用される。このセラミックス板１の特徴として板面
に沿った方向の熱伝達率が一般の所謂陶磁樹質のタイル
材に較べ２倍及至３倍と大きいこと、および前記した如
く、遠赤外線放射率の大なるセラミックスであるという
特殊の性質をも有するものである。

更にこのセラミックス板１は前記陶磁器質タイルに較べ
数倍の曲げ強度を有する上、弾性率は約１０分の１と低
下し、大きな弾性をもつなど数々の特長を有する。

防水電気絶縁膜２はセラミックス板１のグレーズを施さ
ない裏面に一体的重合積層され約０．３［ｍ］の厚みを
有するものでアクリル系合成樹脂層から形成される。こ
れはデグッサ型急速硬化触媒などを用い、ローラ塗布法
やスクリーン印刷塗布法などにより塗膜形成したるもの
を空気加温や紫外線照射による硬化法などを用いて数十
秒程度の短時間で能率よく硬化形成させたものである。

この合成樹脂層はこのパネルヒータ使用中に異物がセラ
ミックス板１に激しく当ってひび割れを生じた場合、そ
の隙間に水分が彊大して漏電を生じたりしないための防
水電気絶縁膜の役目を果すと同時にリボン状電極板３や
カーボンブラックグラフトポリマを用いて印刷形成する
発熱体４のセラミックス板１側への密着度を向上させる
効果も併せ持つものである。リボン状電極板３は一般に
は銅合金の薄いリボン状電気導体からなりアクリル酸系
ポリマの粘着剤を塗布しであるからこれを陽極母線、陰
極母線として防水電気絶縁膜２側の希望する配列位置に
強固に接着することができる。

このリボン状電極板３の陰陽各一端は外部ソケット接続
用の電極プラグ１１．１２に連結されている。

次に発熱体４は防水電気絶縁膜２の表面にリボン状電極
板３の上に塗り重なって印刷された所謂プリント式の発
熱体である。これはカーボンブラックをアクリル酸系の
変性グラフトポリマに混入した所謂ペースト状のインク
を用いスクリーン印刷の手法によって発熱分布がパネル
全面に互りなるべく均等となる様なマトリックス配置で
、各−本宛の巾も厚さも相当程度正確に印刷されるもの
である。その内部には連鎖炭素粒子４′が形成されてい
る（第２図（Ｂ））乾燥硬化の方法は防水電気絶縁膜２
の形成とほぼ同様である６防水電気絶縁膜５は防水電気
絶縁膜２と全く同様なものでリボン状電極板３および発
熱体４を封じ込む様に防水電気絶縁層２に密着して形成
される。かくの如くして電極プラグ１１．１２以外の充
電部は防水電気絶縁膜２，５の合成樹脂膜により完全に
封入される。

断熱材６はグラスウール、石膏２石綿、ウレタン発泡体
などの断熱材であり発熱反射背面板７は遠赤外線の反射
に適した光輝表面をもつメツキ鋼板やアルミニウム合金
板などで作られた背板である０以上の各板９層類はそれ
ぞれ重合され、一体内に形成される。

額ぶち枠８はアルミニウムや耐熱樹脂の異形押出材など
で作られたふちどり枠材であって前記各版１層で構成さ
れるパネルヒータの周辺に止め金具やシリコーン・シー
ラントなどを併用して耐水性にすぐれた強固な額縁枠と
して組立形成され、一体内構造のものとなる。測温セン
サ９は耐水絶縁膜の間の極めて狭い隙間に埋設されたセ
ンサである。これは最近開発された白金薄膜型の高抵抗
測温体を用いると後述の電力調節システムとの組合せで
高信頼度の温度制御が可能となる。勿論熱雷対などの使
用も可能であるが、サーミスタの様な感温素子は信頼度
が低いからセラミックパネルヒータの様な密封防水型で
長い耐久時間を期待する様なものには使用しない方がよ
いことも判明した。測温センサ９のリード線１６は発熱
体４用のリボン状電極板３と同様に電極プラグ１３．１
３′によって外部の電力調節器２０と連結される。

電力調節器２０は収納ケース１９と、その内に収納され
る測温ブリッジ回路と初段信号増巾回路のユニットから
なる測温ブリッジ部２１、トランジスタやサイクリスタ
などによる電力制御ユニット部２２、接地継電器ユニッ
ト部２３と温度設定ダイアル部２４．ＬＥＤ、Ｉ、ＣＤ
、蛍光、プラズマ発光などによる温度表示器２５．給電
断続表示ランプ２６等とから構成され、アース付の電源
差込プラグ２７により電源部（図示せず）に連結する。

電力調節器２０は測温センサ９と連動して正確、安全に
このセラミックパネルヒータを開動する機能を有する。

前記の各制御機構は前記した如く。

電力制御用半導体の放熱器を兼ねる所のアルミニウム合
金製の放熱フィン付き収納ケース１９の中に収納され、
使用上安全なように工夫されている。

以上の構造を有するパネルヒータ本体１と電力ｙＡ節器
２０とは第１図および第３図に示す如く。

直結用のソケットユニット１４に結合されて使用される
。すなわちソケットユニット１４をパネルヒータ本体１
の電極プラグ１１，１２および電極プラグ１３．１３’
　と電力調節器２０側に設けられた受金端子１５間をソ
ケットユニット１４で直接連結することにより結合され
る。なおパネルヒータ本体１と電力調節器２０は係止金
具受け１５に係止金具１７を係止せしめて固定される。

第４図はパネルヒータ本体１０と電力調節器２０とを隔
離して配設した場合を示す、パネルヒータ本体１０およ
び電力調節器２０にはそれぞれ遠隔連結用ソケット２８
．２９が着脱可能に装着されると共に両者間は電カケー
プルと信号線３１により連結される。これにより遠隔位
置からパネルヒータ本体１をコントロールすることがで
きる。

以上の実施例のものはいづれも５０００時間使用したが
何等の故障も生じなかった。

［本発明の効果］ 本発明によれば次の如き優れた効果が上げられる。

（１）曲げ強度が大で大寸法の薄肉軽量のセラミックス
板を基板として使用でき、大型なパネルヒータを形成す
ることができ、低温暖房、均一加熱ができる。

（２）セラミックス板から生ずる遠赤外線波長を含む赤
外線の放射により、感温効率を向上し得る。

（３）パネルヒータ内に配設された測温センサによりヒ
ータ温度が正確に検知されると共に電力調節器により自
動温度制御が行われ、ヒータを常時適温に保持すること
ができる。

（４）自動調節器をパネルヒータ本体から離れた位置に
設置でき、遠隔位置からの自動コントロールができる。

（５）測温センサにより発熱体の故障や溶断が回避され
、寿命を向上することができる。

（６）温度保持特性や温度分布均一性が得られ。

ヒータ効率を向上することができる。

（７）薄肉軽量に形成され各室の内壁や各用途の函体内
壁などに容易に取付けて使用できる。

（８）構造が比較的コンパクトにでき安価に実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の全体構造を表示する一部切欠
き斜視図、第２図（Ａ）は第１図に示す実施例のＡ−Ａ
水平断面図、第２図（Ｂ）はその部分詳細断面図、第３
図は一体型の電力調節器を示す斜視図、第４図は遠隔分
離型の電力１！１１Ｄ器を示す斜視図である。 １・・・セラミックス板、２，５・・・防水電気絶縁膜
、３・・・リボン状電極板、４・・・プリント発熱体、
４′　・・・プリント発熱体の連鎖炭素粒子、６・・・
断熱材、７・・・熱線反射背面板、８・・・額ぶち枠、
９・・・温度センサ。 １０・・・パネルヒータ本体、１１，１２，１３゜１３
′　・・・電極プラグ、１４・・・ソケットユニット、
１５・・・受金端子、１６・・・リード線、１７・・・
係止金具、１８・・・係止金具受け、１９・・・収納ケ
ース、２０・・・電力調節器、２１・・・測温ブリッジ
部、２２・・・電力制御ユニット部、２３・・・接地継
電器ユニット部、２４・・・温度設定ダイアル部、２５
・・・温度表示器、２６・・・給電断続表示ランプ、２
７・・・電源差込みプラグ＋　２８．２９・・・遠隔連
結用ソケット、３０・・・リモコン調節スインチ、３１
・・・電カケープルと信号線。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）主として赤外線域の波長の電磁波の放射率大なる
   セラミックス板の裏面に軟質の電気絶縁層と、プリント
   式の電気回路および発熱体と、電気絶縁層と、必要なら
   ば断熱層および熱線反射層とを前記順序で重ね合わせ、
   直径ないし１辺が３０［ｃｍ］以上、かつ肉厚が５［ｍ
   ｍ］以上２０［ｍｍ］以下の複合板となし、これ等を固
   定してなるパネルヒータ本体を設けると共に、ヒータ内
   の温度を測定すべく前記パネルヒータ本体内に設置され
   る測温センサと、該センサの検出信号により前記電気回
   路および発熱体を自動制御する電力調節器とを設けるこ
   とを特徴とするセラミックパネルヒータ装置。
2. （２）前記赤外線域の波長の電磁波の放射率大なるセラ
   ミックス板が、β型ワラストナイト、及び／又はコーデ
   ライト及び／又はジルコンを主成分とするセラミックス
   板である特許請求の範囲第１項に記載のセラミックスパ
   ネルヒータ装置。
3. （３）前記電力調節器が前記電気回路、発熱体および測
   温センサとソケットユニットを介し直接隣接して直結さ
   れるものである特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
   のセラミックスパネルヒータ装置。
4. （４）前記電力調節器がリモコン調節スイッチ又は電力
   および信号ケーブルを介し前記パネルヒータ本体から遠
   隔する位置に配置されるものである特許請求の範囲第１
   項又は第２項に記載のセラミックパネルヒータ装置。