JPH08242728A - 面加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水槽用の加熱装置におけるヒータの取り扱いを
容易にし、かつ耐久性を向上し、温度管理を容易にし、
使用時における運転コストを下げる。 【構成】容器１０５あるいは容器内の物質を所望の温度
に加温する面状ヒータを有する面加熱装置であって、面
状ヒータを、フィルム状に成形された面状発熱体１と、
面状発熱体の一方の面に対して敷設されてなり面状発
熱体を支持するとともに断熱性を有する支持体３０１
と、面状発熱体１と支持体３０１を密封する密閉材３０
３と、面状発熱体１の他方の面を容器１０５に固定する
ために密閉材３０３の外側表面に設けられる接着材層３
０５とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面加熱装置に係り、特
に容器の外壁に対して接触させて設置することにより、
容器及び容器内部の物質を所望の温度に加温する面状ヒ
ータを有する面加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、容器及び容器内の温度を一定
に保つための加熱装置において各種ヒータが使用されて
きた。例えば、熱帯魚等の飼育に際しては、冬季等の温
度低下に対して水温を飼育適性温度に保つために水槽内
に直接水中ヒータを投入し、サーモスタットで温度管理
をしつつ水温を所望温度に維持するようにしている。

【０００３】添付図面を参照して、従来の温度管理され
る水槽を述べると、図６は従来の温度管理式水槽の外観
斜視図であって、本図において水中ヒータ１０１は、図
中の二点鎖線で示された水槽１０５中に直接投入されて
おり、コネクタ１０３を介してサーモスタット１０２に
接続されている。商用電源１０４と接続されたサーモス
タット１０３は、水中に配置されるバイメタル１０６の
動作により、設定温度以下の場合に水中ヒータ１０１に
対して通電し、水を加温し水温を飼育適性温度に維持す
るようにしている。

【０００４】このような水中ヒータは、ガラス管の中に
電気抵抗により発熱するニクロム線と、ニクロム線が直
接ガラス管に触れないようにするために大理石の粉末を
詰めた後に、ゴム栓等により防水したものである。そし
て、近年においては、ガラス管の代わりにセラミックや
大理石等が用いられ、水中の使用環境下での耐久性向上
が図られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
水中ヒータによれば、水中に直接投入して使用するため
に水アカ等が長期使用後に多く付着して熱電導の低下を
起こす。また、ゴム部の劣化発生のために水中ヒータの
寿命はせいぜい２〜３年程度である。また、使用期限を
すぎたものは、漏電等の事故が発生する虞があった。

【０００６】以上の実情から、水中ヒータ使用の際に
は、定期的に水中ヒータを取り出しての掃除、点検が必
要であった。また、上記のように比較的に信頼性の低い
水中ヒータの故障発生により、思わぬ水温低下を起し
て、高価あるいは愛着のある熱帯魚を死なせるといった
事故を未然に防ぐために、１つの水槽内にわざわざ複数
の水中ヒータを使用するなどしなければならない問題点
があった。

【０００７】また、水中ヒータは、温度管理のためにサ
ーモスタットとの併用が避けられず、サーモスタットの
故障により、水中ヒータの作動不良が発生する問題点も
指摘されていた。

【０００８】さらに、例えば東京において、冬季に上記
の水中ヒータを使用して水槽内の水温を飼育適正温度に
保つためには、水６０リットルあたり約１５０ワットの
能力を有する水中ヒータが最低必要であり、運転コスト
（電力消費）にかなりの負担が強いられる問題点もあっ
た。

【０００９】したがって、本発明は、上記の水中ヒータ
の欠点に鑑みてされたもので、１．例えば、水槽用の加
熱装置におけるヒータの取り扱いを容易にし、かつ耐久
性を向上する。２．また、温度管理を容易に行なえるよ
うにする。３．ヒータ使用時における運転コストを下げ
る。以上の少なくとも３項目の実現を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、目的
を達成するために本発明の面加熱装置は、以下の構成か
らなる。即ち、容器あるいは容器内の物質を所望の温度
に加温する面状ヒータを有する面加熱装置であって、前
記面状ヒータを、フィルム状に成形された面状発熱体
と、前記面状発熱体の一方の面に対して敷設されてなり
前記面状発熱体を支持するとともに断熱性を有する支持
体と、前記面状発熱体と前記支持体を密封する密閉材
と、前記面状発熱体の他方の面を前記容器に固定するた
めに前記密閉材の外側表面に設けられる接着材層とを具
備することを特徴とする。

【００１１】また、前記面状発熱体は、矩形形状の樹脂
ベースフィルムと、前記矩形形状の樹脂ベースフィルム
上の略全面に渡り印刷される導電性発熱塗料層と、前記
導電性発熱塗料層の長手方向に沿って縁部に連続形成さ
れる第１の電極線と、前記導電性発熱塗料層の長手方向
に沿って略中央部位に形成される第２の電極線と、前記
第１の電極線と前記第２の電極線とに接続されて電力供
給をする１対の端子とを具備することを特徴とする。

【００１２】また、前記面状発熱体は、温度に対応して
抵抗値を変化させ、供給される電力を制御することによ
り、自動的に温度制御を行うことを特徴とする。

【００１３】また、前記面状発熱体への通電制御を行う
通電制御手段を更に備えてなり、前記通電制御を前記容
器あるいは容器内の物質の温度フィードバックにより行
なうことを特徴とする。

【００１４】そして、前記容器は水槽であって、該水槽
の前面以外の外面に配設されることを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記構成により、面状発熱体の他方の面の接着
層の接着力により、固定された面状ヒータであって、フ
ィルム状に成形された面状発熱体により熱伝導され、か
つ面状発熱体を支持するとともに断熱性を有する支持体
により熱発散が防止されて、かつまた密封する密閉材に
より漏電事故防止を図りつつ容器あるいは容器内の物質
を所望の温度に加温するように働く。

【００１６】

【実施例】以下に添付図面を参照して本発明の好適な実
施例につき詳細に説明すると、図１は後述する面状ヒー
タ３００に収納される面状発熱体１の平面図である。本
図において、面状発熱体１は、図示のような矩形形状の
例えば、ポリエステルフィルム樹脂のベースフィルム２
上の略全面に渡り導電性発熱塗料層３がスクリーン印刷
等により設けられている。

【００１７】この導電性発熱塗料層３は、フレーク状の
金属である粉末ニッケルを１０重量％、有機性バインダ
ーであるアクリル樹脂を１４重量％、エポキシ樹脂を５
重量％、シリコン樹脂を１５重量％、グラファイトを２
０重量％、有機溶剤のキシレンとトルエンを３６重量％
の比率で混合しており、通電によりＰＴＣ（positiveth
ermal coefficient)効果と呼ばれる自己温度制御機能を
有している。

【００１８】つまり、通電により温度が上昇すると、そ
れ自体の電気抵抗値が大きくなるために通電される電流
が少なくなり、供給電力が少なくなる。また、これとは
逆に、温度が下がると電気抵抗値が小さくなるために通
電される電流が増えて、供給電力が大きくなる原理によ
り動作するものである。この結果、自動的に温度制御が
なされるものであり、通常ヒータに設けられるサーモス
タット等の温度制御回路を不要にできるものであって、
上記の重量比率において特に良い結果を得ることができ
ることが確認された。

【００１９】一方、以上の導電性発熱塗料層３には、そ
の長手方向に沿う縁部４ａと縁部４ｂ間を連続するよう
に連続形成される電極であって、銅箔に導電性粘着剤を
塗布して形成された電極パターン線４と、導電性発熱塗
料層３の長手方向に沿う略中央部位に形成される電極パ
ターン線５が図示のように配設されており、各端末部５
ｅ、４ｅにおいて商用交流電源等からの電力供給を受け
るように構成されている。

【００２０】続いて、図２は加熱装置３１０の全体構成
を示した外観斜視図を示したものである。本図におい
て、加熱装置３１０は、図中破線で示される上記の状発
熱体１と、この面状発熱体１と略同じ面積を有する、例
えば発泡スチロール製の断熱材３０１とが重ね合わされ
ており、この状態のものを絶縁性かつ防水性の、例えば
ポリエチレン製のフィルム３０３により真空パック状態
にして一体型とされた面状ヒータ３００として構成され
ている。そして水槽の背面に密着する前面３０３におい
て、粘着性の物質が塗布されるか、あるいは一般に市販
されている両面テープ３０５が接着されることにより、
面状ヒータ３００全体を容易に水槽の外壁に設置できる
ようにしている。さらに、上記の電極パターンの端末部
５ｅ、４ｅに対しては。電源コード３０２が接続されて
おり、コネクタ３０４において外部に出るように構成さ
れている。ここで、面状ヒータ３００は所望の任意の大
きさに加工することができ、あらゆる大きさの水槽に適
用できるものである。

【００２１】図３は、以上の面状ヒータ３００を有する
加熱装置３１０を、水槽１０５に設置した時の、図２に
おける線Ａ−Ｂに沿って破断して示した断面図である。
本図において、面状ヒータ３００は、面状発熱体１を水
槽の背面となる壁面に向け、断熱材３０１を水槽１０５
の背面の外側（反対側）に向けて、両面テープ３０５に
より接着固定されている。そして、面状ヒータ３００内
の面状発熱体１の有する上記のＰＴＣ効果により、従来
必要とされた温度管理のためのサーモスタットの省略を
可能にしている。また、面状ヒータ３００をこのように
水槽の背面の外部から固定することにより、従来より問
題とされていた、水中ヒータを水槽より取り出しての定
期的な掃除、点検が不要となる。また、面状ヒータは水
槽の外部にあるためにヒータ内への水の侵入、漏電とい
った事故の発生は皆無となる。さらに、水槽の壁面全体
から加温することができ、なおかつ面状ヒータ３００の
外側には断熱材３０１を設けたことにより、加温の際の
経済的効率をも高めることが比較実験により確認でき
た。

【００２２】図４は同一条件下において、従来の水中ヒ
ータと、本実施例における面状ヒータ３００を有する加
熱装置３１０を用いて水槽を加温した際の経済的効率を
調査した結果を示した表である。本図において、本調査
は、室内温度が約２０度の下で、横６０センチ、奥行き
３５センチ、高さ３０センチのガラス製水槽を用いて、
約６０リットルの水を収容しておき約２７度に保つとい
う条件の下で、平成４年１０月１７日より同２５日の約
９日間に渡って実施されたものである。

【００２３】この実施期間内において使用された電気量
は、表に示すように従来の水中ヒータでは４７６５Ｗ
ｈ、面状ヒータ３００を有する加熱装置では２５７０Ｗ
ｈであり、この結果から求められる面状ヒータ３００を
有する加熱装置での使用電気量は、水中ヒータに比べて
約５９％となっている。従って、本実施例における面状
ヒータ３００を有する加熱装置は、従来の水中ヒータと
比較して著しい経済的効果を達成するものである。

【００２４】尚、本実施例においては温度管理のための
サーモスタットを省略した構成を示し、熱平衡状態にな
ることで水槽が所定温度に維持出来ることを述べたが、
水温を飼育育成される魚類等の種類に応じてより積極的
に制御することでより良好な魚類等の飼育育成が達成で
きる。

【００２５】図５は、ヒータ３００に接続される温度モ
ニター装置の一構成例を示した電気回路図であって、図
５（ａ）に回路基板の回路図をまた、図５（ｂ）に回路
基板に接続される各素子を示している。先ず、（ａ）に
おいて、基板上には端子Ｔ１からＴ６であって、ハンダ
用ランドまたはコネクタ端子用ランドからなる端子が設
けられており、（ｂ）に示した各素子を別途接続できる
ようにしており、水槽内に設けられるサーミスタ４０３
を備えた温度計がＴ１、Ｔ２に接続される。また、端子
Ｔ２とＴ３には設定温度を任意に調整可能にするための
可変抵抗器４０４が接続される。そして、端子Ｔ５、Ｔ
６には上記ヒータ３００に対して並列にネオン管４０５
が接続されており、ヒータ３００に対して通電される状
態をモニター可能にしている。

【００２６】一方、回路基板には制御用ＩＣ４０１の各
端子に対して図示のような抵抗、コンデンサが接続され
ており、商用電源をオンオフするトライアック４０２に
おいて、上記の温度計で検出された温度が設定温度より
も低い場合にはヒータ３００への通電を行う一方、設定
温度に達した場合にはオフするように制御する。

【００２７】以上のようにして、水温を常時モニターし
て、面状発熱体１への通電を行うことで、水温を所望温
度にフィードバック制御するようにしている。

【００２８】尚、面状ヒータ３００の設置は、水槽の外
壁面であれば底面、側面を問わず可能であり、しかも１
つの面だけでなく多方面からの加温も可能である。さら
には面状ヒータ３００を有する加熱装置３１０を例えば
水槽底面において一体形成するか、あるいは水槽の前面
のみを残して背面と、左右側面とにヒータを配設するよ
うにしてもよい。そして、特に背面に配設されるヒータ
に水中の情景を印刷して水槽のガラス面をとおして見え
るようにして水中楽園の雰囲気を出すようにもできる。

【００２９】尚、断熱材３０１は発泡スチロールに限定
されるものではなく、建材等に使われるような断熱性を
有するものであればよい。フィルム３０３は絶縁性かつ
防水性を有してさえいればよく、ポリエチレンフィルム
に限定されるものではない。そして水槽に密着するフィ
ルム３０３の前面に塗布される粘着性の物質、あるいは
両面テープ３０５は、粘着力を維持できるものであれ
ば、特に限定されるものではない。

【００３０】本発明による加熱装置は、その構成用件を
満たしさえすれば上記の実施例に限定されるものではな
く、さらに、広範囲に渡る一般的な容器及び容器内の物
質の外部からの加温に適用可能であることはいうまでも
ない。

【００３１】以上述べたように、加熱装置におけるヒー
タの取り扱いが容易となり、またヒータの耐久性を向上
させることが可能となる。そして、温度管理を容易に行
なうことが可能となる。更に、ヒータの使用時における
運転コストを下げることが可能となる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、特に水
槽用の加熱装置におけるヒータの取り扱いを容易にで
き、かつ耐久性を向上でき、また、温度管理を容易に行
なえるようになり、かつまたヒータ使用時における運転
コストを下げることができる。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の面状発熱体の平面図である。

【図２】面状ヒータを有する加熱装置の斜視図である。

【図３】面状ヒータを有する加熱装置を水槽に設置し
た、図３における線Ａ−Ｂに沿った断面図である。

【図４】水槽を加温した際の経済的効率を調査した結果
を示した比較表である。

【図５】モニター装置の構成例を示した回路図である。

【図６】従来の水中ヒータを用いた水槽のシステム構成
を表わす図である。

【符号の説明】

１ 面状発熱体 ２ べースフィルム ３ 導電性発熱塗料層 ４ 電極パターン ５ 電極パターン １０５ 水槽 ３００ 面状ヒータ ３１０ 加熱装置 ３０１ 断熱材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器あるいは容器内の物質を所望の温度に
   加温する面状ヒータを有する面加熱装置であって、 前記面状ヒータを、 フィルム状に成形された面状発熱体と、 前記面状発熱体の一方の面に対して敷設されてなり前記
   面状発熱体を支持するとともに断熱性を有する支持体
   と、 前記面状発熱体と前記支持体を密封する密閉材と、 前記面状発熱体の他方の面を前記容器に固定するために
   前記密閉材の外側表面に設けられる接着材層と、を具備
   することを特徴とする面加熱装置。
2. 【請求項２】前記面状発熱体は、矩形形状の樹脂ベース
   フィルムと、 前記矩形形状の樹脂ベースフィルム上の略全面に渡り印
   刷される導電性発熱塗料層と、 前記導電性発熱塗料層の長手方向に沿って縁部に連続形
   成される第１の電極線と、 前記導電性発熱塗料層の長手方向に沿って略中央部位に
   形成される第２の電極線と、 前記第１の電極線と前記第２の電極線とに接続されて電
   力供給をする１対の端子と、を具備することを特徴とす
   る請求項１に記載の面加熱装置。
3. 【請求項３】前記面状発熱体は、温度に対応して抵抗値
   を変化させ、供給される電力を制御することにより、自
   動的に温度制御を行うことを特徴とする請求項２に記載
   の面加熱装置。
4. 【請求項４】前記面状発熱体への通電制御を行う通電制
   御手段を更に備えてなり、前記通電制御を前記容器ある
   いは容器内の物質の温度フィードバックにより行なうこ
   とを特徴とする請求項２に記載の面加熱装置。
5. 【請求項５】前記容器は水槽であって、該水槽の前面以
   外の外面に配設されることを特徴とする請求項１から請
   求項４のいずれかに記載の面加熱装置。