JPH05266965A

JPH05266965A - 遠赤外線放射積層体

Info

Publication number: JPH05266965A
Application number: JP9239892A
Authority: JP
Inventors: Saburo Aonuma; 三郎青沼
Original assignee: SATAKO ENG KK
Current assignee: SATAKO ENG KK
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】遠赤外線放射量の変化がなく、省電力でやわ
らかい温かさを供給することが可能な遠赤外線放射性の
暖房具を提供する。【構成】積層順に、断熱層1と、発熱層2と、蓄熱層3
と、遠赤外線放射層4とを積層構成させ、発熱層2に発生
する熱量が床等に逸散することを断熱層1で防止し、前
記熱量を蓄熱層3へ蓄積させながら遠赤外線放射層4を加
熱して遠赤外線を発生させる。【効果】発熱層2の熱量は無駄なく蓄熱層3に蓄積さ
れ、遠赤外線放射層4の表面の空気が移動して同層4から
熱が奪われる場合にも、蓄熱層3からの迅速な熱供給に
よって遠赤外線の放射量が一定に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は遠赤外線放射積層体に係
り、足温用マットやパネルヒータや暖房用壁に適用さ
れ、遠赤外線放射による熱作用を利用しながら、優れた
熱効率で安定的にやわらかい温かさを供給する暖房装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、シート状暖房装置としてホッ
トカーペットが普及しているが、この種の暖房具はニク
ロム線等の抵抗発熱線を蛇行させてカーペットの層内に
展設し、その通電時における発熱作用を利用している。
しかし、ホットカーペットを床や畳の上に敷設して利用
した場合に、その通電電力に対する暖房用熱効率は極め
て悪い。即ち、発熱層の下側には布状層が、また上側に
もカーペット表面となる羊毛層や樹脂層が構成されてい
るが、発熱層で発生した熱量の殆どが下側の布状層を通
じて床や畳に逸散し、通電電力の約９０％程度が床や畳
を暖めるためにのみ消費されるために、カーペット上の
暖房を図る主目的からみれば非常に効率が悪いものにな
っている。また、室内の空気を入れ替えるために窓を開
放した際などには、カーペットのの表面が急激に冷却さ
れ、再び元の状態まで加熱させるには相当の時間を要す
ることから、利用者が温熱を感じるまでの立上りが非常
に緩慢である。

【０００３】一方、最近、遠赤外線を利用した暖房技術
が注目されており、人体や生体に対する理学療法の分野
においても各種の利点が実証されつつある。一般に、遠
赤外線は電磁波の波長区分における赤外線領域での波長
の長い領域、即ち波長が4ないし5.6〜1000μmの赤外線
をいい、光量子エネルギがあまり大きくないために、生
体や物質に照射・吸収されても化学的変化プロセスを発
生させず、殆どが熱エネルギに変化して生体や物質の加
熱に寄与することになる。特に、遠赤外線は生体の皮膚
における温点(温熱感覚部分:皮膚の下の0.3mm)で吸収さ
れ、遠赤外線より波長が短い近赤外線(波長:0.8〜1.5な
いし2μm)や中赤外線(波長:1.5ないし2〜4ないし5.6μ
m)より多く温熱感覚に作用するとされている。

【０００４】従って、前記の遠赤外線の性質を応用した
暖房具として、事務机等の足元に取付けて事務作業者の
足元を暖めるパネルヒータ等が開発されている。例え
ば、実開平2-114815号の「遠赤外線放射性パネルヒータ」
はその一例であり、「セラミックス繊維の外層と炭素質
物質の内層からなる面状発熱体を取付け枠体に収納設置
した構造」として提案されている。この考案は、炭素質
物質の内層に通電することにより発生した熱でセラミッ
クス繊維の外層を加熱し、その外層から放射される遠赤
外線で暖房をとるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、遠赤外線
は、セラミックス等の物質が加熱されることにより放射
されるが、当然にその放射量は加熱温度に依存する。換
言すれば、発熱層の熱量が前記の遠赤外線放射性物質へ
効率的に移動すればそれだけ効率良く遠赤外線の放射が
行われることになる。

【０００６】前記の「遠赤外線放射性パネルヒータ」につ
いてみれば、遠赤外線を放射するセラミックス繊維の外
層は発熱層である炭素質物質の内層に直接接合されてお
り、且つ内層の表裏に対して接合されている。そして、
そのパネルヒータが机に取付けられると、一方の外層が
事務机等の内壁に接合するか又は近接した状態、又は完
全に開放された状態となる。従って、例えば、机が設置
されている部屋の扉が開閉されるとその足元部分に空気
が流れるが、それによって直ちに外層が冷却され、遠赤
外線の放射量が急激に減少すると共に、外層の冷却と同
層に接合した内層の冷却によって再び通常の放射量まで
回復させるまでには相当の時間を要する。これは、暖房
をとっている者の温熱感覚からみると温度変化が頻繁に
生じてあまり良好な暖房感覚が得られないことになる。
更に、足元のみを暖める場合には、外部への遠赤外線の
放射は無駄になるが、前記の考案ではそれが考慮されて
おらず、外層はその表面に生じている対流現象によって
常に熱を奪われており、また同パネルヒータを床に敷設
した場合には、ホットカーペットと同様に床側に熱量を
奪われることになるため、極めて熱効率が悪いものにな
る。換言すれば、前記のパネルヒータにおいては、表面
部分においての蓄熱がないために放熱が早く、温度低下
も早くなり、また床に敷設したときに床側への熱の逸散
が著しく大きくなり、遠赤外線の特質を有効に利用でき
ない。

【０００７】そこで、本発明は、床や壁部等に設置した
場合にも発熱層の熱量が無駄に消費されずに遠赤外線放
射層にのみ効率的に供給され、また表面に生じる空気の
流れによって遠赤外線の放射量が大きく変化しない遠赤
外線放射積層体を提供し、もって常にやわらかい温熱感
覚が得られる遠赤外線放射式暖房装置を実現することを
目的として創作された。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、積層順
に、断熱層と、発熱層と、発熱層から供給される熱量を
蓄積する蓄熱層と、蓄熱層からの熱供給によって遠赤外
線を放射する遠赤外線放射層とからなる遠赤外線放射積
層体に係る。

【０００９】また、第２の発明は、積層体の両側に遠赤
外線を放射させる構成として、発熱層を中央層として、
積層順に、発熱層から供給される熱量を蓄積する蓄熱層
と、蓄熱層からの熱供給によって遠赤外線を放射する遠
赤外線放射層を両側に設けた遠赤外線放射積層体に係
る。

【００１０】

【作用】第１の発明は、断熱層を設けると共に、発熱層
と遠赤外線放射層の間に蓄熱層を介在させている点、及
びその層構成順序に特徴がある。ここに、断熱層は発熱
層に発生する熱量を蓄熱層側へのみ移動させ、積層体が
床や壁面に設置された場合に、熱が床や壁面に逸散して
しまうことを防止し、熱効率を向上させる役割を果た
す。また、蓄熱層は、遠赤外線放射層の温度が空気の流
れによって一時的に低下した場合にも、その奪われた熱
量を遠赤外線放射層へ迅速に供給し、遠赤外線放射層か
ら常に安定した一定の遠赤外線を放射させるための熱バ
ッファ層としての役割を果たす。更に、蓄熱層は、遠赤
外線放射層が全面にわたって均一な遠赤外線を放射する
ように熱量の平面的均一化を図る役割を果たす。即ち、
発熱層から生じる熱に不均一がある場合や遠赤外線放射
層から奪われる対流熱によって同層に平面的な温度の不
均一化が生じている場合に、蓄熱層内の熱移動によって
遠赤外線放射層に伝導される熱量を均一化し、その結
果、遠赤外線放射量の均一化に寄与する。

【００１１】第２の発明は、第１の発明の発熱層→蓄熱
層→遠赤外線放射層で構成される熱機構を積層体の両側
で利用するものである。従って、この発明では断熱層は
不要であり、第１の発明での蓄熱層の機能を発熱層の両
側で発揮させ、積層体の両側で遠赤外線を均一で安定的
に放射させる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は第１の発明に係る遠赤外線放射積層体を足温
用マットに適用した場合における積層構成の分解斜視図
である。同図において、1はハニカム構造体からなる断
熱層、1aはセラミックスシートからなる遮温層、2はカ
ーボン皮膜が塗布されたシート2aの両側部に通電用電極
2b,2cを接続させた発熱層、3はコルク製シートからなる
蓄熱層、4は遠赤外線放射性セラミックスシートからな
る遠赤外線放射層、5はアルミニウムメッシュからなる
保護層であり、これらは耐熱性接着剤で接合貼着され、
その積層体はカバー6の内部に格納された状態で取付け
られる。尚、カバー6には前記積層体の保護層を露出さ
せる窓部6aが形成されており、またその表面にスライド
スイッチ6bと動作表示部6cを設けていると共に、マグネ
ットコネクタ6dでACコード7と接続されるようになって
いる。そして、積層体を内装させたカバー6は、図２に
示すように、事務机等の下側の床面8に敷設される。

【００１３】一方、カバー6内において、発熱層2の通電
用電極2b,2cは、遮温層1aに形成されている長孔1bを利
用して、図３に示すような電気回路に接続されている。
即ち、通電用電極2cとAC入力コネクタ6dの片側端子との
間にスライドスイッチ6bとサーモスイッチ12を介在さ
せ、前記スライドスイッチ6bはOFFモード(接点:OFF)と
整流用ダイオード11を介して通電せしめる中間モード
(接点:M)と直接通電せしめる最大モード(接点:M)を選択
的に切換えられるようになっており、またサーモスイッ
チ12は蓄熱層3又は遠赤外線放射層4の温度を検出できる
箇所に配置されている。尚、動作表示部6cはネオン管か
らなり、前記のスライドスイッチ6bが中間モード又は最
大モードになっている状態で点灯する。

【００１４】以上の構成において、ACコード7をAC電源
に接続し、スライドスイッチ6bを中間モード又は最大モ
ードに設定すると、発熱層2のカーボン皮膜シート2aに
電流が流れて同シート2aが発熱する。この場合、発熱層
2の下側には遮温層1aと断熱層1が構成されているため、
発熱層2に発生した熱は下側には移動せず、その殆どが
蓄熱層3側へ移動する。即ち、断熱層1と遮温層1aは床面
8と発熱層2を熱的に遮断し、発熱層2と床面8の間の温度
差によって熱の移動が生じることを防止する。ここに、
断熱層1は薄いハニカム構造体から形成されているた
め、同層1の各セル内に空気が静止した状態で介在し、
対流が発生せずに極めて有効な断熱効果が得られる。そ
の趣旨から、断熱層1としては、熱伝導率の小さい材料
からなり、且つ床面8との接触面積が小さい形態を有し
ていることが望ましく、前記のハニカム構造体に限ら
ず、例えば、波状小突起を多数形成せしめた合成樹脂板
からなる波状構造体で構成してもよい。尚、遮温層1aは
発熱層2と接合した状態で断熱機能も有しているが、主
に下側の断熱層1との直接的な接触によって発熱層2が機
械的に破損することを防止する役割を果たし、もし発熱
層2の機械的強度が十分であれば必ずしも必要とされな
い。

【００１５】前記の断熱層1と遮温層1aによる断熱作用
によって、発熱層2で発生した熱量の殆どは蓄熱層3へ移
動して一旦同層3に蓄えられる。蓄熱層3には前記のよう
にコルク製シートが適用されているが、コルクの比熱は
約1.25程度、熱伝導率は常温で0.38〜0.46(W/m・K)程度
であり、厚みを2〜3mmに設定しておくと、発熱層2と遠
赤外線放射層4の間で最適の熱バッファ機能をもたせる
ことができる。従って、その趣旨からみて、蓄熱層3に
は前記の蓄熱条件を満たすものとして各種の熱媒体を用
いることもできる。また、この蓄熱層3はバッファ機能
と共に均熱作用も有しており、発熱層3側に高温領域と
低温領域が発生している場合にその温度勾配を吸収す
る。この作用は発熱層2に抵抗皮膜を用いているような
場合にはあまり問題にならないが、ニクロム線等の抵抗
線を蛇行させて発熱層2を構成しているような場合には
有効となる。

【００１６】前記のように蓄熱層3に保持された熱量は
それより低い温度状態にある遠赤外線放射層4を加熱
し、同層4は遠赤外線を放射させる。本実施例の場合、
遠赤外線放射層4にはセラミックスを使用しているが、
当然にそれ以外の遠赤外線の放射効率が高い素材を適用
してもよい。

【００１７】ここで、蓄熱層3は遠赤外線放射層4に対し
て次のような機能を有している。遠赤外線放射層4には
保護層5が施されているが、保護層5の表面で空気の流れ
が生じると保護層5と遠赤外線放射層4の温度が低下し、
当然に遠赤外線放射層4の遠赤外線放射量も低下する。
その場合、サーモスイッチ12がOFF状態にあるときにはO
N状態となって発熱層2に通電を行って加熱状態へ移行す
るが、その熱供給状態への立上りが比較的緩慢であり、
奪われた熱量を補充するには相当の時間を要する。しか
し、本実施例によれば、蓄熱層3が常時一定の熱量を蓄
積しており、失われた熱量を直ちに遠赤外線放射層4へ
供給することになるため、遠赤外線放射層4の温度変化
を抑制することができる。即ち、蓄熱層3は熱バッファ
として機能し、常に遠赤外線放射層4の温度を一定に保
持して遠赤外線の放射量を一定に保つ。

【００１８】逆に、蓄熱層3が介在せしめられていない
場合には、発熱層2に対する通電開始時の緩慢な加熱で
は遠赤外線放射層4の温度変化に追従できず、同層4の温
度が急激に低下し、結果として、遠赤外線の放射量が著
しく変化することになる。これを暖房をとっている者か
らみると、感受する温度が大きく変化し、所謂やわらか
い温かさを享受できないことになる。

【００１９】以上の熱機構により、本実施例に係る足温
用マットは利用者にやわらかい温かさを安定的に供給す
るが、保護層5は熱機構には殆ど関係せず、遠赤外線放
射層4を保護するために設けられているものであること
から、その必要がない場合には省略することができる。

【００２０】次に、本実施例に係る足温用マットの利用
態様としては、図２のように床面8に敷設するだけでな
く、図４に示すように、床を構成するカーペットタイル
21に足温用マット22自体を埋設させ、電源の配線23を床
下でとることにより理想的な床暖房を実現させることが
できる。特に、カーペットタイル21はブロック単位で位
置を選択して床に嵌設させることができ、事務机24等の
設置場所の下側に嵌め込んでおけば、足温用マット22が
椅子25の移動の障害にならず、極めて合理的な暖房シス
テムを構築させることができる。尚、この場合には、図
１〜図３に示したカバー6や電源回路についても簡素化
したもので足りる。

【００２１】図５は第２の発明に係る遠赤外線放射積層
体を壁材として適用した場合の実施例に係る。同図から
明らかなように、この実施例では発熱層2を中央層とし
て、その両側に蓄熱層3と遠赤外線放射層4と保護層5を
順次積層させてある。本実施例では、壁材の両側に遠赤
外線を放射させることを前提としており、発熱層2の熱
量は両側の蓄熱層3に一旦蓄積され、その蓄積された熱
で各遠赤外線放射層4を加熱する。従って、前記の実施
例で示したような断熱層1や遮温層1aは不要であり、発
熱層2と蓄熱層3と遠赤外線放射層4の熱機構は前記の実
施例と同様の機能を有しながら、発熱層2で発生する熱
量がこの壁材の両側に放射される遠赤外線の発生に無駄
なく寄与することになる。

【００２２】そして、本実施例の壁材は単に建材として
だけでなく、設置型のパネルヒータ等にも適用でき、前
記の実施例と同様に、遠赤外線の放射量の変化が少な
く、やわらかい温かさを供給する暖房装置を構成させ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明の遠赤外線放射積層体は以上の構
成を有していることにより、次のような効果を奏する。
請求項１の発明は、従来の遠赤外線放射性パネルヒータ
等と異なり、発熱層の片側に断熱層を設けて発熱層の熱
量が床等に伝導してしまうことを防止し、また発熱層と
遠赤外線放射層の間に蓄熱層を設けて遠赤外線放射層の
温度変化を抑制するようにしたため、低消費電力で遠赤
外線を効率良く発生させることができ、また遠赤外線の
放射量が変化せずに、やわらかい温かさを供給する暖房
具を構成することを可能にする。請求項２の発明は、断
熱層を波状構造層又はハニカム構造層としたことによ
り、発熱層表面での空気の流れをなくし、且つ発熱層と
床面などの接触面積を小さくできることから優れた断熱
効果が得られ、効率の良い暖房を実現する。特に、ハニ
カム構造層とすると機械的強度が大きく、また従来から
販売されている製品をスライスして適用できるという利
点を有している。請求項３の発明は、単一の発熱層で積
層体の両側に安定したやわらかい温かさを効率良く供給
し、建材や設置型パネルヒータ等のように広範な暖房具
に適用できる構造を提供する。請求項４の発明は、均一
な熱供給が可能な発熱層を構成し、積層体からの均一な
赤外線放射を可能にする。請求項５の発明は、発熱層と
遠赤外線放射層との間で最適な蓄熱作用を発揮する蓄熱
層を構成せしめ、遠赤外線放射量の一定化及び均一化を
極めて有効に実現する。請求項６の発明は、高い遠赤外
線放射効率を有するセラミックスを遠赤外線放射層に用
いることにより、低消費電力で遠赤外線を高効率で発生
させることを可能にする。請求項７の発明は、遠赤外線
放射層の表面を保護し、また保護層に印刷可能な材料を
適用することにより、各種の意匠を施すことを可能にす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る遠赤外線放射積層体を足温用マッ
トに適用した場合における積層構成の分解斜視図であ
る。

【図２】足温用マットの積層構成を示す断面図である。

【図３】足温用マット内の電気回路図である。

【図４】足温用マットをカーペットタイルに埋設させた
場合における床断面を含む室内図である。

【図５】他の実施例に係る遠赤外線放射積層体を壁材と
して適用した場合の壁材の断面図である。

【符号の説明】

1 断熱層 1a 遮温層 2 発熱層 2a カーボン皮膜シート 2b,2c 通電用電極 3 蓄熱層 4 遠赤外線放射層 5 保護層 6 カバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】積層順に、断熱層と、発熱層と、発熱層
から供給される熱量を蓄積する蓄熱層と、蓄熱層からの
熱供給によって遠赤外線を放射する遠赤外線放射層とか
らなる遠赤外線放射積層体。
【請求項２】断熱層が、波状構造層、又は厚み方向が
筒軸とされるハニカム構造層として構成された請求項１
の遠赤外線放射積層体。
【請求項３】発熱層を中央層として、積層順に、発熱
層から供給される熱量を蓄積する蓄熱層と、蓄熱層から
の熱供給によって遠赤外線を放射する遠赤外線放射層を
両側に設けた遠赤外線放射積層体。
【請求項４】発熱層が、抵抗膜の両側部に通電用電極
を接続させたものである請求項１、２又は３の遠赤外線
放射積層体。
【請求項５】蓄熱層が、コルク又はそれとほぼ同等の
比熱及び熱伝導率を有した材料からなるシートで構成さ
れた請求項１、２、３又は４の遠赤外線放射積層体。
【請求項６】遠赤外線放射層が、遠赤外線放射性セラ
ミックス層で構成された請求項１、２、３、４又は５の
遠赤外線放射積層体。
【請求項７】遠赤外線放射層の表面に保護層を設けた
請求項１、２、３、４、５又は６の遠赤外線放射積層
体。