JPH03140718A

JPH03140718A - ヒータユニット

Info

Publication number: JPH03140718A
Application number: JP27919189A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kishimoto; 隆岸本; Shozo Hirao; 平尾　正三; Masaru Yokoyama; 勝横山; Koichi Takahama; 孝一高濱; Hiroshi Yokogawa; 弘横川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1989-10-26
Filing date: 1989-10-26
Publication date: 1991-06-14

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〕この発明はヒータユニットに関する。

〔従来の技術および問題点〕

発熱体の表側に均熱板を、裏側に断熱材を設けて使い易
いようにユニット化したヒータユニットがある。従来、
この種のヒータユニットでは、断熱材として、グラスウ
ール、ウレタンフオーム、スチレンフオームが用いられ
ている。

しかしながら、従来のヒータユニットは、熱効率が良く
ない。断熱材の熱伝導率を十分に小さくすることができ
ないからである。断熱材の厚みを増して熱効率を上げる
とヒータユニット全体の厚みが増し嵩高な（厚い）もの
になって使い難くなる。有機材料のものは加えて、耐熱
性からくる限界がある。床暖房用パネルヒータユニット
のように圧縮荷重がかかる場合は、断熱材の強度を増す
ための大掛かりな補強材が必要となり、やはり嵩高で熱
効率の点でも不十分である。また、水まわりや多湿下で
使用する場合、水分による断熱性能劣化を防止するため
の防水処理が別途に必要である（以上、特開昭５１−２
１２４８号公報、特開昭６２−５２８７９号公報、特開
昭６２−１６２８２５号公報、特開昭６３−８６３８５
号公報）。

そこで、近年、ケイソウ土やパーライト粉末をパネル（
容器）内に充填し、内部を真空状態にした断熱材を備え
たヒータユニットが提案されている（実開昭６１−１７
０９２３号公報、実開昭６１−１７０９２４号公報、特
開昭６３−８３０号公報）。しかし、このヒ−タユニソ
トは、製造時、容器内を必要な真空度にするために莫大
なエネルギーが要るという問題や、真空度維持が難しく
経時的な断熱性能劣化という問題があり、実用性が薄い
。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は、上記の事情に鑑み、内部が常圧の状態でも
、熱効率が高く、経時安定性に優れ、かつ薄型化に適し
たヒータユニットを提供することを課題とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

前記課題を解決するため、請求項１のヒータユニ・７ト
では、発熱体の表側に均熱材が、裏側に断熱材が設けら
れてなる構成において、前記断熱材として、微粒子が成
形されてなる微細多孔体を用いるようにしている。

請求項２のヒータユニットでは、加えて、微細多孔体に
は、予め凝集防止処理されている微粒子が少なくとも一
部用いられている構成となっている。

具体的には、例えば、以下のような構成である。第１図
〜第６図は、それぞれ、この発明にかかるパネル状のヒ
ータユニットをあられす。

すなわち、この発明のヒータユニットは、ヒータ（発熱
体）１の表側に均熱板（均熱材）２が設けられ、裏側に
断熱材３、補強板４が順に設けられた構成となっている
。補強板４は、第３〜５図にみるように、ユニット側部
を延び均熱板２端に達して接合あるいは固定された状態
となっている。補強板４をユニット側部部分のないもの
を使い、その代わり、ユニット側部に別体の枠体を設け
るようにしてもよい。

断熱材３用微綱多孔体が、第１図のように、通気性のあ
る袋５内にある場合もあるが、第２〜６図のように、袋
がなく裸の場合もある。

第３図のヒータユニットでは、ヒータ１として面状ヒー
タが使われ、その他のヒータユニットでは線状ヒータが
使われている。

第５図のヒータユニットは、取付孔４ｂが明いたツバ部
４ａ付の補強材４が使われている。

第６図のヒータユニットは、補強板４の外側がらカバー
材（例えば、プラスティクス製）６で覆うようにしてい
る。

微粒子が成形されてなる断熱材用微細多孔体（無機多孔
体）は、具体的には以下のようなものである。

微細多孔体を形成する微粒子としては、乾式製法または
湿式製法による微粒子シリカ、コロイダルゾルの乾燥物
、エアロゲル、ポリケイ酸、あるいは、これらの表面に
凝集防止処理を施したもの等が挙げられる。

微粒子の粒径（凝集防止処理したものは処理後の粒径）
は、１〜２０ｒｖの範囲であることが好ましい。以下、
この１〜２０ｎｍの範囲にある微粒子を適宜「超微粒子
Ａ」という。発明者らは、このような超微粒子Ａを用い
た微細多孔体を既に提案している（特願昭６３〜０１２
８２６号）。

凝集防止処理としては、粒子表面のシラノール基のＯＨ
に結合して水素結合の生起を妨げるようにするもの、粒
子同士に反発性をもたせて、直接的に粒子の凝集を防止
するもの等がよく、具体例としでは、有機シラン化合物
、例えば、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジェト
キシシラン、メチルトリメトキシシラン等のアルコキシ
シラン化合物、ジメチルジクロロシラン、トリメチルク
ロロシラン、トリフェニルクロロシラン等のクロロシラ
ン化合物、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルトリメチ
ルアミン等のシラザン化合物が挙げられるが、これらに
限定されるものではない。

また、超微粒子Ａの他に、成形性を向上させ、輻射防止
効果のある微粒子（以下、適宜「微粒子Ｂ」という）を
−緒に用いてもよい。この微粒子Ｂは、１次粒子径が超
微粒子Ａのそれと較べて大き（粒径は２０〜１１０００
０ｎの範囲がよく、また、熱放射率が大きいもの、特に
、波長３μ以上の赤外領域での熱放射率が０．８以上の
ものが好ましい。

なお、微粒子Ｂを用いると成形性がよくなるのは、超微
粒子へと微粒子Ｂが互いに成形圧を分散し、吸収しあう
等して、成形圧を均一に保つ働きを有しているためと考
えられる。

微粒子Ｂの具体的なものとしては、パーライトやシラス
バルーンの微粉砕物、スス、コージェライト、粘土等の
無機層状化合物、ケイソウ上、ケイ酸カルシウム、カー
ボンブラック、ＳｉＣ，、Ｔｉ０ｚ　％　ＺｒＯＳＣｒ
ｏｗ　、Ｆｅｗ　０４　、ＣｕＳ、ＣｕＯ１Ｍｎ０ｚ　
、Ｓ　１０ｘ　、Ａ　ｌｘ　Ｏｘ　、ＣｏＱ、Ｌｉ、０
１ＣａＯ等の微粒子が挙げられる微粒子にさらに繊維を
加えて成形してもよい。

微細多孔体の強度が上がり、より取り扱い易い断熱材と
なる。

添加する繊維としては、例えば、セラミック繊維、ガラ
ス繊維、ロックウール繊維、アスベスト繊維、炭素繊維
、アラミド繊維等の無機繊維や有機繊維が挙げられる。

繊維の添加量は、粒子重量に対し、２０−ｔ％以下が好
ましく、繊維の径は３０μ以下が好ましく、５１以下が
さらに好ましい。繊維の長さは、５０鰭以下が好ましい
。

また、成形圧力は５ｋｇ／ｃｏ？（体重１００　ｋｇＯ
人が踏んでも問題がない）以上が好ましい。成形の際に
は、例えば、袋５に入れてからヒータ付均熱材とともに
加圧する。袋を使わずに微細多孔体をパネル内に配設す
る場合、微粒子が外部に飛散しない程度のシールが施さ
れていることが好ましいなお、高熱効率（薄型化）・高
強度（踏みつけ可能）という点から言えば、断熱材の微
細多孔体の成形圧力を高くし高密度化すればよいが、高
密度化はコストパーフォーマンスの悪化を伴う。つまり
、高熱効率、高強度、コストパーフォーマンスはトレー
ドオフの関係にあり、通常、所望する性能の範囲で適当
にバランスがとれるような条件を設定する。

均熱板２としては、熱伝導性が良く優れた熱均−化機能
があって強度が高く発熱体（ヒータ）保護機能のあるも
の、例えば、アルミニウム板、スチール板、ステンレス
板、セラミック板等があるが、これらに限らない。

ヒータ１としては、自己温度制御特性を有するもの（温
度制御装置に接続することで温度制御特性が可能となる
ものでもよい）が好ましい。ヒータのタイプとしては、
線状ヒータや面状ヒータが挙げられる。特に、細目の線
状ヒータ、あるいは、薄手の面状ヒータが好ましい。

補強材４としては、プラスチック板、合板、金属板、あ
るいは、これらの成形品がある。この補強材４はユニッ
ト全体でみた剛性が実用上問題とならない程度の強度が
あるものであればよい。

袋５は少なくとも一部分に通気性があるものを用いる。

袋５用材としては、ガラスクロス、紙、有機系（例えば
、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、パル
プ、麻およびこれらの混合物）繊維を用いた不織布、無
機系（例えば、ガラス、セラミック等）ｔａ維を用いた
不織布などがある。通気性があっても、微粒子が簡単に
通り抜けたり、最初は微粒子が細孔に嵌入するだけであ
るが、ついには袋から抜けてしまうような材料であって
はいけない。

ヒータユニットは厚みが２０龍以下に納まることが好ま
しい。

この発明は上に挙げたものに限らない。例えば、微粒子
、均熱板、補強板などが、例示以外の形状であったり、
例示以外の材料で作られていたりしてもよい。さらには
、補強材を備えていない構成であってもよい。

〔作　　　用〕

この発明のヒータユニットは、断熱材として微粒子を成
形してなる微細多孔体を用いており、断熱材が常圧で極
めて優れた断熱性を経時劣化なく維持するため、熱効率
のよい状態で長期にわたる給熱作用を発揮する。

この微細多孔体は一定以上の圧力により成形することで
簡単に十分な圧縮強度をもたせられるため、大がかりな
補強材の必要がない。

このような断熱材の高い熱効率と十分な圧縮強度が薄型
化をもたらす。

また、予め表面が凝集防止処理されている微粒子（また
は超微粒子）を一部または全部用いた微細多孔体は、粒
子間の空隙がより狭く、より断熱性に優れるだけでなく
、前述した凝集防止処理は撥水性をもたらすため、高湿
下においても、安定した断熱性を維持し、高湿下の使用
にも適するヒータユニットとなる。

〔実　施　例〕

続いて、この発明のヒータユニットの実施例について説
明する。

一実施例１− ヒータに耐熱塩化ビニル被覆の線状ヒータ（＠クラベ製
　パイゼルヒータ、直径２．６　ｍｍ、１００Ｖ−６０
Ｗ）を用い、均熱板にアルミニウム板（３５０關×３５
０龍×１龍）を用いて、ヒータをアルミニウム板に１２
〜２６龍間隔になるようなパターンで熱融着し、中央部
にサーモスタット（旭計器製　ＵＳ６３０型ニア０℃オ
フ６０℃オン）を接続し設置した。

断熱材は、乾式製法によるシリカ微粉末（レオロシール
ＱＳ３０：粒径８ｎｍ：徳山曹達■製）をポリエステル
不織布（三木特殊製紙（横裂　ハイエールＣ６０ＨＲ）
を熱融着した袋に入れプレス成形した微細多孔体を用い
た。但し、プレス成形は微粉末入り袋をヒータ付アルミ
ニウム板の上に載せて、５　ｋｇ　／　ｃＩｌｌの圧力
で行いヒータユニット基体を作るようにした。

ついで、補強材としてＩ類合板（厚み４關）を断熱材の
上に載せ、さらに、その上から取付孔のあるツバ部付樹
脂カバー（＠長潮化学工業製　ＡＢＳ樹脂製　厚み１．
５　ｍｍ　　特注品）を被せてアルミニウム板端部で接
着一体化させ、ヒータユニットを得た。

一実施例２断熱材用として、乾式製法によるシリカ微粉末（レオロ
シールＱＳ３０：粒径８ｎｍ：徳山曹達■製）、ルチル
型酸化チタン粉末（ＦＲ４１：粒径０．２μｍ：古河鉱
業■製）、シリカアルミナ繊維（新日鉄化学■製　ＳＣ
バルク１２６０　　径２．８μ園　長さ５０龍）を重量
比で９：１：０．５に配合し、高速ミキサーで混合した
粉体を、ポリエステル不織布（三木特殊製紙側層　ハイ
エールＣ６０ＨＲ）を熱融着した袋に入れるようにする
とともに、成形圧力を１０ｋｇ／ｃＪとした他は、実施
例１と同様にしてヒータユニット基体を得た。

ついで、補強材としての１類合板（厚み３１１）、枠材
としての■類合板（基体と同厚み）を、ヒータユニット
基体に接着し、ヒータユニットを得た。

実施例３断熱材用の混合粉体として、乾式製法によるシリカ微粉
末（レオロシールＱＳ５０：粒径５ｎｍ：徳山曹達■製
　特注品　）、ルチル型酸化チタン粉末（ＦＲ４１）、
シリカアルミナ繊維（ＳＣバルク１２６０）を重量比で
９：１：０．５に配合し、高速ミキサーで混合したもの
を用い、金型内にヒータ付アルミニウム板を敷き、その
上から直に混合粉体を充填し、圧力１０ｋｇ／ｃｏｔで
プレス成形するようにした他は、実施例１と同様にして
ヒータユニット基体を得た。

ついで、実施例２と同様に、補強材と枠材を、ヒータユ
ニット基体に接着し、ヒータユニットを得た。

一実施例４断熱材用として、乾式製法によるシリカ微粉末をモノメ
チルトリフロロシランで表面処理した微粉末（ＭＴ３０
：粒径１０ｎｍ：徳山曹達側製）を袋に入れるようにす
るとともに、成形圧力を５　ｋｇ／　ｃＪとした他は、
実施例２と同様にしてヒータユニットを得た。

一実施例５実施例４において、成形圧力を１０ｋｇ／ｃ＋＋Ｔとし
た他は、実施例４と同様にしてヒータユニットを得た。

一実施例６実施例４で得たヒータユニット基体に、実施例１で用い
た補強材とカバーを実施例１と同様にして接着し、ヒー
タユニットを得た。

実施例７− 実施例４において、微細多孔体がシリカアルミナ繊維（
ＳＣバルク１２６０　）　　５ｗｔ％を含有するように
した他は、同様にしてヒータユニットを得た一実施例８断熱材用混合粉体として、乾式製法によるシリカ微粉末
をモノメチルトリフロロシランで表面処理した２種の粒
径の異なる微粒子（ＭＴ３０：粒１条１０ｎｍ：徳山曹
達側製）、（ＭＴＩＯ：粒径２Ｉ　ｎｍ　：徳山曹達側
層）およびシリカアルミナ繊維（ＳＣバルク１２６０　
）を重量比で８：２：０．５に混合したものを用いた他
は、実施例４と同様にしてヒータユニットを得た。

実施例９− 断熱材用混合粉体として、乾式製法によるシリカ微粉末
をヘキサメチルジシラザンで表面処理した微粒子（ＨＭ
５０：粒径７ｎｍ：徳山曹達＠製特注品）および酸化チ
タン（ＦＲ４１）を重量比で９：ｌに混合したもの゛を
用いた他は、実施例４と同様にしてヒータユニットを得
た。

一実施例１０実施例９で用いた混合粉体を用いた他は、実施例３と同
様にしてヒータユニットを得た。

実施例１１断熱材用混合粉体として、乾式製法によるシリカ微粉末
を表面処理した微粉末（ＭＴ３０）およびシリカアルミ
ナ繊維（ＳＣバルク１２６０　）を重量比で１０：０．
５に配合したものを用いるようにした他は、実施例４と
同様にしてヒータユニット基体を得た。

一実施例１２断熱材用混合粉体として、乾式製法によるシリカ微粉末
を表面処理した微粉末＜ＨＭ５０）および酸化チタン粉
末（ＦＲ４１）を重量比で９：１に配合した混合粉体を
用いるようにした他は、実施例４と同様にしてヒータユ
ニット基体を得た。

一実施例１３断熱材用混合粉体として、乾式製法によるシリカ微粉末
を表面処理した微粉末（１−（Ｍ２Ｏ）およびシリカア
ルミナ繊維（ＳＣバルク１２６０　）を重量比で１０：
０．５に配合したものを用いるようにした他は、実施例
４と同様にしてヒータユニット基体を得た。

比較例１断熱材に硬質ウレタンフオーム（厚み１３．５　ａｍ）
を用いた他は、実施例２と同様にしてヒータユニットを
得た。

一比較例２− 断熱材にグラスウール（３２Ｋ　　厚み１３．５■■）
を用いた他は、実施例２と同様にしてヒータユニットを
得た。

このようにして得た実施例および比較例の断熱材、ヒー
タユニットの諸物性を測定した。

熱効率はヒータユニットに通電し、安定動作（正常とみ
なされる状態）に入ってからのヒータユニット表面から
の放熱流束より下式で求めた。

熱効率（％）＝〔放熱面側熱流束］÷〔（放熱面側熱流
束）＋（断熱面側熱流束））Ｘ１００耐湿性は、耐湿試
験（温度６０℃：湿度９０％：４８時間）後の断熱材の
性能（熱伝導率）を評価し、性能劣化の程度から判定し
た。

耐圧縮特性は、ヒータユニット中央（放熱面）に５　ｋ
ｇ　／　ｃａｌの負荷をかけそのときの変形具合および
負荷除去後の残留変形を目視により評価した。

コストパーフォーマンスは、実施例９のヒータユニット
の（熱抵抗／微細多孔体材料費用）を基準（１，０）に
して算出した。

結果を第１表および第２表に記す。

第１表および第２表にみるように、実施例１〜１３のヒ
ータユニットは、いずれも比較例のものに較べ、厚みが
薄いにもかかわらず高熱効率であり、耐圧縮特性に優れ
、さらに、表面凝集防止処理した微粒子を用いた実施例
４〜１３のものは耐湿度性にも優れる。

実施例１１〜１３のヒータユニットは、微細多孔体の密
度が低くコストパーフォーマンスは良くなるが、耐圧縮
特性は低くなるため、安価で強度を要求しない分野に適
する。

〔発明の効果〕

この発明のヒータユニットは、上に述べたように、断熱
材が微粒子が成形されてなる微細多孔体であるため、内
部が常圧の状態でも、熱効率が高く、経時安定性に優れ
、かつ薄型化に通しており、実用性が高い。

請求項２のヒータユニットは加えて、微細多孔体には、
予め凝集防止処理されている微粒子が少なくとも一部用
いられているため、より熱効率が良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、それぞれ、この発明のヒータユニッ
トの一例の要部をあられす模式的断面図、第３図〜第６
図は、それぞれ、この発明のヒータユニットの他の例を
あられす模式的断面図である。 ■・・・ヒータ（発熱体）　　２・・・均熱板（均熱材
）３・・・断熱材

Claims

【特許請求の範囲】１　発熱体の表側に均熱材が設けられ、裏側に断熱材が
設けられてなるヒータユニットにおいて、前記断熱材は
、微粒子が成形されてなる微細多孔体であることを特徴
とするヒータユニット。２　微細多孔体には、予め凝集防止処理されている微粒
子が少なくとも一部用いられている請求項１記載のヒー
タユニット。