JPH0493530A - 遠赤外線輻射パネルヒータ - 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〕 この発明は暖房用の天井遠赤外線輻射パネルヒータに関
する。

〔従来の技術］ 電力を用いた従来のパネルヒータとしては、面状発熱体
の表面に石膏ボード等を配置するとともに、前記面状発
熱体の裏面に断熱材を配置したものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来のパネルヒータにあっては、面
状発熱体の発熱時に室内を暖房することが行われていた
ために、電力消費時間と暖房時間とが一致することにな
って、昼間使用する事務室等においては、低廉な夜間電
力を使用することが不可能であるという不具合があった
。また、前記従来例は、石膏ボード等の重量が大きい部
材を使用していたために、天井等に設置することが不便
であるという不具合もあった。さらに、天井のように室
の上部に設置することを可能にしても、ヒータを室の上
部に設置することは、暖房が頭寒足熱と称されるように
室の下部の温度を高くし上部の温度は下部よりも低くす
る必要があるという先入観念に対して逆行する印象を持
たれているたぬに、このように室の上部にヒータを設置
することには違和感があって実現でき７　　　　　もあ
った。

この発明は、前記従来技術の各ＩＬ＋＋　＜：　　に着
目してなされたものであって、室の暖房時開２電力消費
時間とに時間差を設けるとともに、天井面等の下向きの
面に取付可能であり、且つ室の下部の温度を上昇させる
ことが可能なパネルヒータを得ルことを目的としている
。

〔課題を解決するための手段］ この発明のヒータは遠赤外線輻射パネルヒータであって
、電力により発熱される面状発熱体の裏面に潜熱蓄熱材
を固着して相対可動部を構成し、前記面状発熱体の表面
に熱伝導率のよい金属製熱拡散板を配置するとともに、
この熱拡散板の表面に遠赤外線高輻射率材料の薄膜を固
着し、さろに、前記相対可動部と他の部位との間に移動
機構を配置し、前記移動機構は、前記面状発熱体への！
電時に前記相対可動部の面状発熱体と前記金属製熱拡散
板との間に隙間を形成し、且つ前記面状発熱体への通電
遮断時に前記相対可動師″′二の面状発・′・・が前記
熱拡散板に接する方向に相対移動させヒしたことを特徴
とする。

ｎ５ｊ、’、移動機構として形状記憶合金を用い、この
形状記憶合金を潜熱蓄熱材の近傍に配置するごとができ
る。

また、前記移動機構としてバイメタルを用い、このバイ
メタルを潜熱蓄熱材の近傍に配置してもよい。

さらに、前記移動機構として前記相対移動部を前記金属
製熱拡散板に対して相対的に進退させる電磁石を用いる
と好適である。この場合、前記面状発熱体と前記電磁石
とを電源に対して直列に配置するとよい。

前記遠赤外線高輻射率材料の薄膜の具体例としては、松
１杉、桧等の木材の薄膜、又は大谷石オリビンサンド１
珪藻土等の鉱物の粉末を主成分としこれを接着材料に混
練して形成した薄膜の少なくともいずれかをあげること
ができる。

前記面状発熱体は、導電性シリコンゴムをシート状に形
成し、これの対向する両縁部に通電用電極を配置して構
成すると好適である。

〔作用〕

この発明によれば、面状発熱体へ通電すると相対移動部
が金属製熱拡散板から相対的に離れてこの拡散板への熱
の伝導が阻止されるとともにその熱が潜熱蓄熱材に蓄熱
される。一方、前記通電が遮断されてから相対移動部が
金属製熱拡散板に向けて相対移動し、相対移動部の面状
発熱体が金属製熱拡散仮に接して、潜熱蓄熱材の熱が面
状発熱体を介して金属製熱拡散板により拡散され、この
熱が遠赤外線高輻射率材料の薄膜により遠赤外線として
室内に放射され、室内をこの発明のヒータから遠い位置
でも充分に暖房する。

前記移動機構として、熱の変化により動作する形状記憶
合金やバイメタルを用いると、これらを潜熱蓄熱材の近
傍に配置することにより蓄熱時と放熱時の切換えを行う
ことができる。

また、前記移動機構として前記相対移動部を前記金属製
熱拡散板に対して相対的に進退させる電磁石を用いると
、相対移動部の前記進退を電気的に制御することができ
る。この場合、前記面状発熱体と前記ｉ１を磁石とを電
源に対して直列に配置すると、両者が連動して０Ｎ−Ｏ
ＦＦ制御される。

前記面状発熱体に、炭素粒子を混入してシート状に形成
した導電性シリコンゴムを使用すると、シリコンゴムの
特性に基づき耐熱性、耐寒性に優れた発熱体になるとと
もに、毒性がないために火災時においても有毒ガスの発
生源にならず安全性が高くなる。

〔実施例〕

第１図はこの発明に遠赤外線低温輻射パネルヒータの第
１実施例を示す図である。この実施例では、電力により
発熱する面状発熱体１の上側に表れる裏面に潜熱蓄熱材
１０を接合して配置するとともに、前記面状発熱体Ｉの
表面に、空隙１１をおいてアルミニウム板を金属製熱拡
散１ｆｉ２として配置し、前記熱拡散板２の表面に、桧
の柾目板を遠赤外線高輻射率材料の薄膜３として接合し
て配置している。また潜熱蓄熱材１０の背面にはロクセ
ルボード（炭酸カルシウム系発泡断熱材）等を断熱材４
として配置している。

前記金属製熱拡散板２と遠赤外線高輻射率材料の薄膜３
とは、天井５に取付けられる枠体９の下面に固定されて
おり、また前記面状発熱体１と潜熱蓄熱材１０とは、潜
熱蓄熱材１０と枠体９との間に潜熱蓄熱材ｌＯの近傍を
経由して架設されるハネ状の形状記憶合金６ａによって
枠体９に支持されている。断熱材４は枠体９に固定され
ている。

形状記憶合金６ａは、潜熱蓄熱材１０の熱によって例え
ば３７°Ｃになると収縮して面状発熱体１と潜熱蓄熱材
１０とを一体に上昇させて面状発熱体１と金属製熱拡散
板２との間に空隙１１を形成させ、また形状記憶合金６
ａが例えば３５°Ｃになると伸長して前記面状発熱体１
等を下降させ、面状発熱体１を金属製熱拡散板２に面接
触させるものであり、したがって面状発熱体１と潜熱蓄
熱材１０とで相対可動部８を構成し、また形状記憶合金
６ａによって、相対可動部８を移動させるための移動機
構を構成している。

而して、例えば夜間は形状記憶合金６ａを収縮させてお
き、夜間電力により面状発熱体１を加熱し、この熱を潜
熱蓄熱材１０に蓄熱しておき、潜熱蓄熱材ｌＯに充分蓄
熱されてこれにより形状記憶合金６ａを伸長させて、潜
熱蓄熱材１０の熱を面状発熱体ｌを介して金属製熱拡散
板２に伝達し、ここで熱を拡散する一方、遠赤外線高輻
射率材料の薄膜３で遠赤外線として室内乙こ輻射させる
ことにより、昼間の使用中の室内を暖房することができ
る。

夜になって潜熱蓄熱材１０からの放熱が終了するとその
温度が低下する。その後、深夜電力により前記蓄熱が繰
り返され、その温度が上昇すると形状記憶合金６ａが収
縮して空隙１１が形成される。

なお、相対可動部８は金属製熱拡散板２及び遠赤外線高
輻射率材料の薄膜３に対して相対移動する部分であるか
ら、前記とは逆に相対可動部８が枠体９に固定され、且
つ金属製熱拡散板２と遠赤外線高輻射率材料の薄膜３と
が、形状記憶合金６ａにより枠体９に支持されるもので
あってもよい。

また、前記移動機構として、形状記憶合金６ａに代えて
バイメタルを使用することも可能である。

前記面状発熱体１としては、シリコンゴムに炭素粒子を
混入してなる導電性ミラブル型シリコンゴムをカレンダ
ー成形により厚さ０．５〜２．５　ｍ程度の厚みのシー
ト状にしたものを用い、電気固有抵抗値を１０２〜４Ｘ
１０３Ω／ｃｉとしている。

この面状発熱体１の対向する両縁に沿って、図示しない
が厚み５０μｍ１幅２０ｍｍのテープ状銅箔からなる電
極を導電性接着剤により接着してあり、これらの表裏面
に、図示しないがポリエチレンテレフタレートの厚さ５
０μのフィルムを貼り合わせてこれを絶縁材としている
。前記図示しない電極には電線７が接続されている。

金属製熱拡散板２としてのアルミニウム板は厚み１皿の
ものを用いている。遠赤外線高輻射率材料の薄膜３は前
記アルミニウム板よりも赤外線放射率の高い松、杉、桧
等の木材の薄膜、又は大谷石、オリビンサンド、珪藻土
等の鉱物の粉末を主成分としこれを接着材料に混練して
形成した厚さ０．５閣程度の薄膜のいずれかを用いるこ
とができるが、合成樹脂シートを使用することも可能で
ある。また断熱材４としては前記ロクセルボードの厚み
２０ｍｍのものを用いた。

前記遠赤外線高輻射率材料の薄膜３の赤外線輻射率を測
定温度８０°Ｃにおいて示したのが第２〜５図であり、
第２図は松林について示しである。

ここでは遠赤外線効果のよい波長８〜１４μｍにおいて
は輻射率（放射率）が０．８３〜０．９０となっており
、遠赤外線輻射材料として好適であることが分かる。な
お遠赤外線で波長が大体８〜１４μｍの範囲のものは人
体に吸収されやすく、人体内部で熱に変換されるために
、暖房や採暖のためには最も効果的なものとなっている
。

また第３図は大谷石の粉体を接着剤でバルサ材表面に塗
布したものであり、同輻射率は０．８０〜０．８４でこ
れも好適であることが分かる。さらに第４図はオリビン
サンド粉末とシリコンゴムを混合して薄板に形成したも
のであり、同輻射率は０゜７８〜０．８８とこれも好適
である。なお、前記オリビンサンド粉末とシリコンゴム
を混合したものを金属製熱拡散板２表面に塗布すること
により前記実施例の構成とすることもできる。また前記
オリビンサンド粉末はエポキシ樹脂原料（二液性）に混
合して前記金属製熱拡散板２表面に塗布することも可能
である。

なお第５図は比較例としてニッケル蒸着面の場合を示し
ており、この場合における波長８〜１４μｍの範囲での
赤外線輻射率は０．３〜０．３５であるから、前記第２
〜４図の本発明の場合に比較すると赤外線輻射率が低い
。

つぎに、面状発熱体１の表面に金属製熱拡散板２を面接
触させて構成したパネルヒータを室の窓下腰壁に取付け
て放熱状況を測定した結果を第１表に示す。同表におい
て「アルミニウム面」とあるのは、遠赤外線高輻射率材
料の薄膜３を用いずに、アルミニウム板による金属製熱
拡散板２が表面に露出しているパネルヒータであって本
発明に対する比較例を示し、「桧柾目」は遠赤外線高輻
射率材料のＩＩ膜３として桧柾目の薄膜を使用し、これ
を金属製熱拡散板２表面に接合した本発明の例、また「
塩ビシート」は同薄膜３として塩ビシートを使用した本
発明の例である。

（第１表） この測定の結果、室内気温が１７〜１８°Ｃ程度のとき
、電圧１００Ｖの電流を通電した前記３種類のパネルヒ
ータのうち、比較例の■の場合は表面温度が６３．３°
Ｃであるに対して本発明の■■の場合には表面温度が４
９．３°Ｃ，４７，１°Ｃとなって低くなっている。こ
れは表面温度は低くなるが輻射して失われる熱量が遠赤
外線高輻射率材料の薄膜３によって大きくなるためであ
る。特に桧柾目を貼ったものが最も輻射放熱が大きく、
桧の遠赤外線放射作用が大であることを示している。

このパネルヒータを千葉県に建設した軽量コンクリート
住宅の２階の６畳間（換気口あり）で以下のように使用
した。なお、ここでは夜間電力による蓄熱と昼間の放熱
という時間差を無視し、面状発熱体１．金属製熱拡散板
２．遠赤外線高輻射率材料の薄膜３を積層した状態で面
状発熱体１に通電して実験した。すなわち、室の周壁に
は断熱を施したうえ天井面に前記パネルヒータを、天井
面積の８２％にわたって設買し通電したところ、消費電
力５００〜６００Ｗ／Ｈで室内温度を２０°Ｃ以上に保
つことができた。しかも室内や周壁の温度分布も良好で
あって、特に垂直温度分布は居住空間で上下温度差が１
〜２“Ｃ程度であった（第６図）。これは、通常の温風
暖房時の上下温度差が３〜５°Ｃであること（第７図）
と比較しても温熱環境上優れていることが分かる。また
、室内気温（１，２ｍ　Ｈ）と壁面、床面との温度差も
天井パネル暖房の方が温風暖房よりも小さくなり、室内
の効果温度が上がるから、その快適性が優れたものとな
りやすいことを示している。

すなわち、第６図が本発明に相当するパネルヒータを使
用した例であり、天井面のバスルヒータ面の温度は３３
°Ｃである。天井面から離れるとその直下に向けては温
度は低くなり、そして床上１゜７ｍから床上までの領域
では温度差が１〜２°Ｃ程度であること、及び床面の部
分ではその直上よりも温度が上昇していることが分かる
。これに対して、床上設置型の温風暖房時の上下温度差
は第７図に示したように床上と１．７ｍ高とでは３〜５
°Ｃの差があり、しかも床上０．５　ｍの範囲ではその
上の部分よりも温度の低下が顕著であって、暖房中でも
足元は冷たい現象が表れている。なお、前記第６図と第
７図では測定時の外気温度が相違するものであるために
、両図間での相対的な温度差を比較することはできない
が、面状発熱体１に対して金属製熱拡散板２と遠赤外線
高輻射率材料の薄膜３とを用いた暖房手段と、温風によ
る暖房手段との相違による室内の上下温度差は充分に理
解することができる。

第８図は第２実施例を示す図である。この実施例では、
移動機構として前記形状記憶合金６ａに代えて電磁石６
ｂと潜熱蓄熱体１０に固定された鉄片１２を使用したも
のであり、電磁石６ｂを相対可動部８と枠体９との間に
設けて、これの磁力により空隙１１が形成され、また前
記磁力解消によって相対可動部８が下方へ移動して面状
発熱体１が金属製熱拡散板２に面接触するようにしであ
る。

ここで、前記電磁石６ｂと面状発熱体１とは電線７によ
り直列に接続されていて、通電とその遮断とが同期する
ようになっている。

〔発明の効果］ 以上説明したように、この発明にあっては、前記構成を
とるために軽量化が可能となるから、天井や壁に設置す
ることができるとともに、金属製熱拡散板により拡散さ
れた熱が遠赤外線高輻射率材料の薄膜により遠赤外線と
して室内に放射されて暖房するから、室の下部の温度を
上部に比して低下させず、もって暖房の態様として理想
的な足元の暖房を可能にする。

また面状発熱体への通電切換えと相対可動部の金属製熱
拡散板への相対移動とにより、面状発熱体の加熱による
潜熱蓄熱材への蓄熱と、金属製熱拡散板及び遠赤外線高
輻射率材料の薄膜からの放熱とに時間差を設けることが
できるから、例えば昼間の暖房のために深夜電力を利用
することも可能となる。

さらに、相対可動部を相対移動させる移動機構として、
熱の変化により動作する形状記憶合金やバイメタルを用
いると、潜熱蓄熱材の温度変化によって自動的に蓄熱時
と放熱時の切換えを行うことができるから、面状発熱体
への通電の制御だけでパネルヒータの運転を制御するこ
とができて、暖房のための操作が容易になる。

また、前記移動機構に電磁石を用い、前記面状発熱体と
前記電磁石とを電源に対して直列に配置すると、両者が
連動して０Ｎ−ＯＦＦ制御されるために、この場合にも
面状発熱体への通電の制御だけでパネルヒータの運転を
制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の縦断面図、第２図は松材の赤外線
放射率を示すグラフ、第３図はパルサ材に塗布した大谷
石の赤外線放射率を示すグラフ、第４図はシリコンに混
合したオリビンサンド粉末の赤外線放射率を示すグラフ
、第５図は和紙に蒸着したニンケル粉末の赤外線放射率
を示すグラフ、第６図はこの発明の暖房時の室内垂直温
度分布を示すグラフ、第７図は温風暖房時の室内垂直温
度分布を示すグラフ、第８図は第２実施例の部分縦断面
図である。 １・・・面状発熱体、２・・・金属製熱拡散板、３・・
・遠赤外線高輻射率材料の薄膜、４・・・断熱材、５・
・・天井、６ａ・・形状記憶合金、６ｂ・・・電磁石、
７・・・電線、８・・・相対可動部、９・・・枠体、１
０・・・潜熱蓄熱材、１１・・・空隙、１２・・・鉄片
。 特許出願人　　大成建設株式会社 特許出願人　　関西電力株式会社 代理人　弁理士　森　　　哲　也 代理人　弁理士　内　藤　嘉　昭 代理人　弁理士　清　水　　　正 代理人　弁理士　大　賀　眞　司 第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）電力により発熱される面状発熱体の裏面に潜熱蓄
   熱材を固着して相対可動部を構成し、前記面状発熱体の
   表面に熱伝導率のよい金属製熱拡散板を配置するととも
   に、この熱拡散板の表面に遠赤外線高輻射率材料の薄膜
   を固着し、さらに、前記相対可動部と他の部位との間に
   移動機構を配置し、前記移動機構は、前記面状発熱体へ
   の通電時に前記相対可動部の面状発熱体と前記金属製熱
   拡散板との間に隙間を形成し、且つ前記面状発熱体への
   通電遮断時に前記相対可動部をその面状発熱体が前記熱
   拡散板に接する方向に相対移動させる構造としたことを
   特徴とする遠赤外線輻射パネルヒータ。
2. （２）前記移動機構として形状記憶合金を用い、この形
   状記憶合金を潜熱蓄熱材の近傍に配置したことを特徴と
   する第１請求項記載の遠赤外線輻射パネルヒータ。
3. （３）前記移動機構としてバイメタルを用い、このバイ
   メタルを潜熱蓄熱材の近傍に配置したことを特徴とする
   第１請求項記載の遠赤外線輻射パネルヒータ。
4. （４）前記移動機構として前記相対移動部を前記金属製
   熱拡散板に対して相対的に進退させる電磁石を用いたこ
   とを特徴とする第１請求項記載の遠赤外線輻射パネルヒ
   ータ。
5. （５）前記面状発熱体と前記電磁石とを電源に対して直
   列に配置したことを特徴とする第４請求項記載の遠赤外
   線輻射パネルヒータ。