JPH0894099A - 発熱パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱パネルの温度の変動幅を小さくするとと
もに、電源の動作率を大きくすることによって、電源容
量を小さくした発熱パネルおよび発熱パネル制御装置を
提供する。さらに、取扱の容易な発熱パネルを提供す
る。 【構成】 通電によって熱を生じる発熱線を中心部に設
けるとともにガラスビーズまたはガーネット微粒子から
なる蓄熱材を充填した発熱パイプ３と、発熱パイプ３を
内部に設置した断熱材からなる箱体２とから構成された
発熱パネル１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、床暖房などに用いる電
力を用いた発熱パネルに関する。さらに詳細には、電力
を用いた蓄熱能力を有する発熱パネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】電力を供給することによって発熱する発
熱体を並べて暖房に利用することは、例えば特開昭６２
−１２９４３８号公報に示されるように既に知られてい
る。すなわち、この発熱体は、断熱性を有する不燃板の
中央部に凹部を形成し、該凹部に無機骨材の表面を焼き
付けした導電塗料からなる塗膜で被覆した電気抵抗粒子
体を高耐熱性の絶縁パイプに充填し、その両端に電極を
形成した面発熱パイプを敷設し、その上に開閉可能な熱
良導体の不燃化粧板で前記凹部の開口を開閉可能な状態
で閉塞した床暖房下地板である。

【０００３】しかしながら、この床暖房下地板は、面発
熱パイプを使用しているので、絶縁パイプに充填した電
気抵抗粒子体が互いに均等に接していないときには、面
発熱パイプの長さ方向に渡って均一な発熱量を得ること
が難しく、また、加熱によって電気抵抗粒子体の体積が
膨張して接触電気抵抗値に変動が起きるなどの問題が有
った。さらに、この床暖房下地板は、施工時に電気抵抗
粒子体が偏らないように常に取扱に注意しなければなら
ないという問題も有している。

【０００４】本出願人は、発熱パネルおよび発熱装置の
駆動装置に関する発明を特願平６−１９１６１５号とし
て出願している。この発熱パネルは、蓄熱材としてガラ
スを粉砕した粉末および微粒子を用いていることから、
蓄熱材を発熱パイプに充填するに当たって充分に乾燥さ
せるために加熱処理を施す必要があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、発熱パネル
の温度の変動幅を小さくするとともに、電源の動作率を
大きくすることによって、電源容量を小さくした発熱パ
ネルおよび発熱装置の駆動装置を提供することを目的と
する。さらに、本発明は、取扱の容易な発熱パネルを提
供することを目的とする。また、本発明は、乾燥度の高
い蓄熱材を用いることによって発熱パネルの製造を簡便
化することを目的とする。加えて、本発明は、蓄熱能力
の高い蓄熱材を用いることによって、発熱パイプを細い
ものとして、安価な発熱パネルを提供することをも目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、通電によって生じた熱を輻射熱として放
出する発熱パネルを、通電によって熱を生じる発熱線を
中心部に設けるとともに蓄熱材を充填した発熱パイプ
と、前記発熱パイプを内部に設置した断熱材からなる箱
体とから構成した。

【０００７】さらに、本発明は、蓄熱材をガラスビーズ
またはガーネット微粒子とするとともに、発熱パイプの
両端をキャップによって閉じた。また、本発明は、発熱
パイプを、金属管とその外表面に設けた被覆層とから構
成するとともに、発熱パイプを箱体内に固定した。ま
た、箱体の外側を金属の枠で補強するとともに、箱体の
内面に金属箔またはプラスチック薄膜の表面に金属膜を
設けた膜からなる熱反射材を設けた。さらに、熱反射材
の膜の表面に微小なガラスビーズを設けた。

【０００８】

【作用】本発明は、上記のような発熱パイプを用いたの
で、パイプの長手方向に亘って均一な発熱を生じさせる
ことができるとともに、蓄熱層を有する発熱パイプを用
いたので、通電によって生じる発熱の伝達を遅くするこ
とができ、間歇的に通電しても温度の変動を少なくする
ことができる。

【０００９】さらに、本発明は、作成時に加熱処理が施
されて乾燥したガラスビーズを用いているので、発熱パ
イプに充填する蓄熱材は乾燥しており、発熱パネルの製
造時に蓄熱材の加熱処理を省略することができるととも
に、漏電などのおそれを小さくすることができる。さら
に、本発明は、蓄熱材に熱容量の大きなガーネット微粒
子を用いたので、発熱パイプの径を小さくすることがで
き、発熱パネルの製造コストを引き下げることができ
る。

【００１０】

【実施例】以下、図を用いて本発明を説明する。図１
は、本発明に係る発熱パネルの構造を示す斜視図であ
る。図２は、その平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ
線の断面図である。図４は、本発明に係る発熱パネルに
使用する発熱パイプの構造を示す軸方向に直交する面の
断面図であり、図５は、発熱パイプの端部付近の構造を
示す断面図である。図６は、発熱パイプの断面形状の種
々の例を示す図である。

【００１１】図１および図２に示すように、本発明に係
る発熱パネル１は、上面が開口した箱体２と、中心付近
に電熱線を設けた発熱パイプ３と、電力線および制御線
の電気的接続を行う接続箱４から構成される。箱体２
は、例えば、鋼板またはプラスチック板をコ字状または
Ｌ字状に折り曲げたチャネルを四角に形成した枠２１
と、枠２１の内側にはめ込まれた断熱性材料、例えば、
両面に撥水性の膜が形成された硬質ウレタンフォームか
らなる底板２２と、底板２２から立上り枠２１の内周壁
に沿って設けられた断熱性材料からなる側壁２３と、発
熱パイプ３を固定してその移動を規制する箱体と同様な
材料からなる受桟２４とから構成される。

【００１２】箱体２の内部は受桟２４によって仕切られ
ており、発熱空間２５と接続空間２６とが形成される。
接続空間２６では、２本の発熱パイプが接続されるとと
もに発熱パイプや信号線を外部電源や制御手段などに接
続する接続箱４が設けられている。受桟２４には、発熱
パイプ３の外径と略同じ幅の切欠２４１が設けられてお
り、発熱パイプ３を固定して支持している。

【００１３】箱体２の内面には熱反射材２７が貼付られ
ており、発熱パイプからの熱を上方へ反射させて、上方
以外へ放散することを極めて少なくしている。

【００１４】熱反射材２７は、例えばアルミニウムを蒸
着した合成樹脂薄膜の上面に平均粒径０.２〜１mm度の
ガラスビーズを接着剤等を用いて固定したものを使用す
ることができる。このとき、ガラスビーズを固定した面
を箱体２の内側に向けることによって、発熱パイプ３か
らの輻射熱を効率よく箱体２の開口側へ反射させること
ができる。

【００１５】図３は、本発明に係る発熱パネル１を床暖
房用に施工した場合の断面を示している。発熱パネル１
は、根太５２の間に挿入されるとともに、根太５２の下
面に取付けられた発熱パネル受材５１の上に載置され
る。発熱パネル１の枠２1の上面には、例えば、発泡ポ
リエチレン樹脂や発泡ウレタン樹脂および発泡スチロー
ル樹脂もしくはネオプレンフォームなどからなる断熱用
テープ６が貼着され、その上に伝熱材料からなる蓋７が
箱体２の内部と外部空間を遮断するように設置される。
発熱パネル１の蓋７が、床板５３に均一に接するように
配置される。

【００１６】発熱パネル１の枠２１の上面に設けられた
断熱用テープ６は箱体２の外側へ張り出す様に設置さ
れ、蓋７の折曲げ部７１と枠２１の間に断熱を与えるよ
うに構成されている。

【００１７】発熱パイプ３の表面には、制御用の例えば
サーミスタからなる感熱素子１１またはバイメタルなど
の所定温度に達すると回路を解放し自動復帰する温度ス
イッチ１２が取り付けられている。

【００１８】発熱パイプ３の構造を図４および図５を用
いて説明する。図４は、発熱パイプの長手方向に直交す
る面での断面図であり、図５は、発熱パイプの中心線に
沿った端部付近の断面図である。発熱パイプ３は、例え
ばニクロム線からなる発熱線３１１の周囲に例えばガラ
ス繊維を筒状に織った耐熱性の絶縁性スリーブ３１２で
被覆された発熱体３１と、この発熱体３１を中心付近に
位置させたパイプ３２と、発熱体３１とパイプ３２との
間に充填された電気的に絶縁性で熱容量の大きな材料、
すなわち、ほぼ球状の微粒子からなるガラスビーズ、ま
たは、ガーネット微粒子からなる蓄熱層３３から構成さ
れる。

【００１９】パイプ３２は、例えば、鉄やアルミニウム
等の金属管３２１の表面を耐熱性の樹脂、例えば、ＡＡ
Ｓ樹脂からなる被覆層３２２で被覆してある。この被覆
層は金属管３２１からの熱をパイプ表面にゆっくり伝え
る働きをする。

【００２０】さらに、パイプ３２の被覆層３２２の表面
には、ガラスビーズを接着して設けたガラスビーズ層３
２３を設けることができる。ガラスビーズ層３２３を設
けることによって、放熱面積を大きくして放熱効果を向
上させることができる。

【００２１】この発熱パイプ３は、発熱体３１の周りを
ガラスビーズまたはガーネット微粒子からなる熱容量の
大きな蓄熱層３３で覆っているので、発熱体３１からの
熱は一旦蓄熱層３３に蓄積され、外側に位置するパイプ
３２に伝えられるので、発熱体を急激に高温に加熱して
も熱はゆっくり外部に伝えられることとなって、温度の
上昇をゆるやかにすることができるとともに、発熱体へ
の通電を停止した後にも、蓄熱体層３３から外部へ熱が
供給され発熱パイプ３から輻射される熱は急激には減少
せず、温度の低下をゆっくりしたものとすることができ
る。したがって、このような発熱パイプを用いた発熱パ
ネルを１箇または複数個まとめて一つの発熱単位とし、
この発熱単位を複数単位組み合わせて発熱単位ごとに順
次通電することによって、電源装置を常に動作させるこ
とが可能となり、容量の小さな電源装置および制御手段
を用いて大容量の暖房装置を動作させることができる。

【００２２】本発明に用いるガラスビーズは、その製造
時に熱処理が施されているので、乾燥度が高く発熱パイ
プに充填する際に乾燥のための熱処理を施す必要がな
く、製造工程を簡略化することができるとともに、発熱
パイプ内での漏電などのおそれも無くなる。さらに、ガ
ーネット微粒子は、比重が８〜９と重くガラスに比して
熱容量が大きいので、少ない材料で大きな蓄熱能力を得
ることができ、発熱パイプを小径のものとすることがで
きる。

【００２３】発熱パイプ３の端部の封止構造を図５を用
いて説明する。封止構造は、パイプ３２の端部をゴムキ
ャップ３４で閉じることによって構成される。ゴムキャ
ップ３４は、内部にシリコーン樹脂３６を充填する空洞
３４１と、パイプ３２の鋼管３２１の内壁に圧入される
段部３４２と、リード線３５が貫通する貫通孔３４３が
設けられている。

【００２４】ゴムキャップ３４の空洞３４１の開放され
た口には中心にリード線３５が貫通する貫通孔３７１が
設けられたベークライトや耐熱絶縁紙などからなる止板
３７が設けられている。導体３５１の外周を電気絶縁性
被覆３５２で覆ったリード線３５はゴムキャップ３４の
貫通孔３４３および止板３７の貫通孔３７１を貫通して
パイプ３２内に引き込まれている。リード線３５の先端
は発熱線３１１に重ね合わされ、この重ねあわせ部を囲
む銅製のリングスリーブ３８をかしめることによって電
気的かつ機械的に接続されている。

【００２５】止板３７の貫通孔３７１からパイプ３２内
へつき出たリード線３５の絶縁被覆３５２は、発熱体３
１の絶縁性スリーブ３１２で覆われ、この絶縁性スリー
ブで覆われた部分を囲むリングスリーブ３９でかしめら
れて機械的に接続される。このリングスリーブ３９は、
止板３９に接触して止まり接続部が止板３７の外側に引
きだされることを防いでいる。

【００２６】次に、発熱パイプ３を製造する手順につい
て説明する。先づ、片方のゴムキャップ３４の貫通孔３
４３と止板３７の貫通孔３７１にリード線３５を引き通
した後、リード線３５の導体３５１と発熱体３１の発熱
線３５１を重ね合わせその外周に嵌めたリングスリーブ
３８をかしめて電気的かつ機械的に接続する。次いで、
リード線３５の絶縁被覆３５２の上に発熱体３１の絶縁
性スリーブ３１２をかぶせた後、この外周に嵌めたリン
グスリーブ３９をかしめて機械的に接続する。次ぎに発
熱線３１をパイプ３２にとおした後、前述の作業を他方
のゴムキャップ側についても実施する。この後片方のゴ
ムキャップ３４の空洞３４１にシリコーン樹脂３６を充
填し、リード線３５を外側に引き戻してゴムキャップ３
４と止板３７および止板３７とリングスリーブ３９をそ
れぞれ相互に接触させた状態でゴムキャップ３４をパイ
プ３２に挿入した後、シリコーン樹脂３６に加熱等の処
理を施してシリコーン樹脂を硬化させる。

【００２７】片方のゴムキャップ３４内のシリコーン樹
脂３６が硬化してリード線３５がシリコーン樹脂によっ
て固定された後、パイプ３２内に蓄熱層３３を構成する
所定量のガラスビーズまたはガーネット微粒子のいずれ
かもしくは混合物を充填し、その上に他方のキャップ側
の止板３７を位置させる。次いで、他方のゴムキャップ
３４の空洞３４１にシリコーン樹脂を充填し、ゴムキャ
ップ３４をパイプ３２に挿入し、その後リード線３５を
外側に引き出して発熱体３１を両ゴムキャップ間で張っ
た状態とし、シリコーン樹脂３６に加熱等の処理を施し
て硬化させる。

【００２８】以上の作業によってパイプ３２の中心に発
熱体３１が位置した発熱パイプ３を得ることができる。

【００２９】以上、本発明を床暖房に用いた例を示した
が、本発明に係る発熱パネルは、この例に限られること
無く、壁面からの輻射熱による暖房加熱や、屋根に設け
て屋上の雪を溶かす融雪装置とすること、さらに、この
発熱パネルを床に設けたくぼみの底面または壁面に設け
て堀こたつとすることもできる。

【００３０】図６に、発熱パイプの断面形状の変形例を
示す。（Ａ）は、パイプ３２の被覆層３２２の一部をヒ
レ形状に広げた伝熱部３２４とした例であり、蓋７への
伝熱能を上げることができる。（Ｂ）は、パイプ３２の
被覆層３２２に伝熱材７２を取付けた例であり、蓋７へ
の伝熱能の向上に役立てることができる。（Ｃ）、
（Ｄ）および（Ｅ）ならびに（Ｆ）、（Ｊ）は、床板に
接する面を大きくした例であり、伝熱面積を大きくする
ことができるので、伝熱能を向上させることができると
ともに、パネル内にパイプを安定して設置することがで
きる。（Ｇ）および（Ｈ）は、（Ｃ）、（Ｄ）の例に比
較して放熱表面を大きくした例である。発熱パイプの形
状は、この例に示したものに限らず種々の形状を採用で
きる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、発熱線
をパイプ内の蓄熱層内に配置したので、発熱線に通電す
ることによって生じた熱は、まず蓄熱層に蓄えられた
後、順にパイプ表面に移動する。したがって、パイプの
表面温度が所定温度になったときに通電を停止しても、
その後も内部から熱が送り出されて輻射熱が床面から放
射され続ける。したがって、間歇的に通電するようにし
ても、発熱面の温度変化を小さくすることができる。

【００３２】さらに、本発明は、蓄熱材としてガラスビ
ーズを用いたので、発熱パイプに蓄熱材を充填するに当
たり乾燥のための加熱処理を省くことができ、製造工程
を簡略化することができる。また、本発明は、蓄熱材に
ガーネット微粒子を用いたので、蓄熱材の熱容量を大き
くすることができ、発熱パイプを細いものとすることが
でき、発熱パネルのコストを下げることができる。

【００３３】さらに、本発明は、発熱パネルの構造とし
たので、取扱が容易になるとともに、床暖房の設置に当
たっては、根太の間にパネルを配置しパネル間の電気的
な接続を行った後、この上に床板を張ればよく、現場で
の工事を極めて簡単なものとすることができる。

【００３４】加えて、本発明は、発熱パネルの内面に反
射材を設けたので、発熱パイプからの輻射熱を床板へ送
ることができ、発熱効率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発熱パネルの構造を示す斜視図。

【図２】本発明に係る発熱パネルの平面図。

【図３】本発明に係る発熱パネルの図２のＡ−Ａ線の断
面図。

【図４】本発明に係る発熱パネルに使用する発熱パイプ
の構造を示す軸方向に直交する面の断面図。

【図５】本発明に係る発熱パイプの端部付近の構造を示
す断面図。

【図６】発熱パイプの断面形状の種々の例を示す図。

【符号の説明】

１ 発熱パネル ２ 箱体 ３ 発熱パイプ、発熱単位 ４ 接続箱 ６ 断熱用テープ ７ 蓋 １１ 感熱素子 １２ 温度スイッチ ２１ 枠 ２２ 底板 ２３ 側壁 ２４ 受桟 ２５ 発熱空間 ２６ 接続空間 ２７ 熱反射材 ３１ 発熱体 ３２ パイプ ３３ 蓄熱層 ３４ ゴムキャップ ３５ リード線 ３６ シリコーン樹脂 ３７ 止板 ３８，３９ リングスリーブ ５１ 発熱パネル受材 ５２ 根太 ５３ 床材 ７１ 蓋折曲部 ７２ 伝熱材 ２４１ 切欠き ３１１ 発熱線 ３１２ 絶縁性スリーブ ３２１ 金属管 ３２２ 被覆層 ３２３ ガラスビーズ層 ３４１ 空洞 ３４２ 段部 ３４３ 貫通孔 ３５１ 導体 ３５２ 電気絶縁性被覆 ３７１ 貫通孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電によって生じた熱を輻射熱として放
   出する発熱パネルにおいて、通電によって熱を生じる発
   熱線を中心部に設けるとともにガラスビーズからなる蓄
   熱材を充填した発熱パイプと、前記発熱パイプを内部に
   設置した断熱材からなる箱体とからなることを特徴とし
   た発熱パネル。
2. 【請求項２】 通電によって生じた熱を輻射熱として
   放出する発熱パネルにおいて、通電によって熱を生じる
   発熱線を中心部に設けるとともにガーネット微粒子から
   なる蓄熱材を充填した発熱パイプと、前記発熱パイプを
   内部に設置した断熱材からなる箱体とからなることを特
   徴とした発熱パネル。