WO2018092459A1

WO2018092459A1 - 輻射ヒータ装置

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Publication number: WO2018092459A1
Application number: PCT/JP2017/036355
Authority: WO
Inventors: 関　秀樹; 公威石川; 裕康生出; 田中　祐介
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2018-05-24
Also published as: JPWO2018092459A1; US20190248211A1; US11440375B2; JP6725005B2; CN109952810B; CN109952810A; DE112017005776T5

Abstract

輻射熱を生じる輻射ヒータ装置は、電気絶縁性の材料によって構成された板状の基板部（２）と、前記基板部の一面側に配置されたシート状の表面部材（８０）と、前記基板部の他面側に形成された発熱部（５）と、を備える。前記表面部材は、該表面部材の厚み方向のうち前記基板部側に凹んだ空間部（８０ａ）が形成され該空間部により前記表面部材の面方向の熱の移動を抑制する繊維布（８１、８２、８３）により構成されている。

Description

輻射ヒータ装置

関連出願への相互参照

　本出願は、２０１６年１１月１６日に出願された日本特許出願番号２０１６－２２３４６７号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。

　本開示は、輻射熱を生じる輻射ヒータ装置に関するものである。

　従来、特許文献１に記載された輻射ヒータ装置がある。この輻射ヒータ装置は、電気絶縁性の材料によって表面を提供するように形成された基板部と、基板部の表面に沿って延びるように並列的に配置された複数の発熱部と、を備えている。この輻射ヒータ装置は、通電に応答して発熱部の温度は上昇し、物体が接触すると発熱部の温度は低下する。また、この輻射ヒータ装置は、基板部の表面に、熱可塑性樹脂のシートによって構成され、複数の凸部が形成された表面層が設けられている。このため、物体と表面層との接触面積が少なく、ヒータ装置から物体への直接的な熱伝達が抑制される。

特開２０１４－１８９２５１号公報

　上記特許文献１に記載された装置は、樹脂のシートにより表面層が形成されているので、物体が接触したときの接触部の温度を迅速に低下させることが不十分であることが、本発明者らの研究により判明した。

　本開示は、物体が接触したときの接触部の温度をより迅速に低下させることを目的とする。

　本開示の１つの観点によれば、輻射熱を生じる輻射ヒータ装置は、電気絶縁性の材料によって構成された板状の基板部と、基板部の一面側に配置されたシート状の表面部材と、基板部の他面側に形成された発熱部と、を備え、表面部材は、該表面部材の厚み方向のうち基板部側に凹んだ空間部が形成され該空間部により表面部材の面方向の熱の移動を抑制する繊維布により構成されている。

　このような構成によれば、表面部材は、該表面部材の厚み方向のうち基板部側に凹んだ空間部が形成され該空間部により表面部材の面方向の熱の移動を抑制する繊維布により構成されているので、物体が接触したときの接触部の温度をより迅速に低下させることができる。

第１実施形態に係る輻射ヒータ装置を車両に取り付けた様子を示した図である。第１実施形態に係る輻射ヒータ装置の平面図である。図２中のIII－III断面図である。第１実施形態の編布の外観図である。従来技術における熱の伝わり方を示す概略図である。第１実施形態における熱の伝わり方を示す概略図である。表面部材の目付量（例えば、厚みおよび重さ）と接触部の接触温度の関係を表した図である。編布に起毛あるいは植毛をした場合の接触部の接触温度の関係を表した図である。表面部材の組成の違いによる接触部の接触温度の特性を表した図である。表面部材の編布の凹凸量の違いによる接触部の接触温度の特性を表した図である。表面部材に不織布を用いた場合の厚みに対する凹凸量と接触部の接触温度の関係を表した図である。表面部材の凹凸量の違いによる接触部の接触温度の特性を表した図である。第２実施形態に係る輻射ヒータ装置の断面図であって、図３に対応する図である。第２実施形態の不織布の外観図である。第３実施形態の表面部材の外観図である。

　以下に、図面を参照しながら複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。

　（第１実施形態）本開示の第１実施形態に係る輻射ヒータ装置１について、図１～図１０を用いて説明する。図１において、第１実施形態に係る輻射ヒータ装置１は、道路走行車両、船舶、航空機などの移動体の室内に設置されている。装置１は、室内のための暖房装置１０の一部を構成している。装置１は、移動体に搭載された電池、発電機などの電源から給電されて発熱する電気的なヒータである。装置１は、薄い板状に形成されている。装置１は、電力が供給されると発熱する。装置１は、その表面と垂直な方向に位置付けられた対象物を暖めるために、主としてその表面と垂直な方向へ向けて輻射熱Ｒを放射する。

　室内には、乗員１２が着座するための座席１１が設置されている。装置１は、乗員１２の足元に輻射熱Ｒを放射するように室内に設置されている。装置１は、暖房装置１０の起動直後において、乗員１２に対して即効的に暖かさを提供するための装置として利用することができる。装置１は、室内の壁面に設置される。装置１は、想定される通常の姿勢の乗員１２に対向するように設置される。例えば、道路走行車両は、ハンドル１４を支持するためのステアリングコラム１３を有している。装置１は、ステアリングコラム１３の下面に設置することができる。装置１は、その表面が室内に向けて露出するように設置されている。

　図２において、装置１は、軸Ｘと軸Ｙによって規定されるＸ－Ｙ平面に沿って広がっている。装置１は、ほぼ四角形の薄い板状に形成されている。装置１は、基板部２と、複数の電極３、４と、複数の発熱部５とを有する。図中には、基板部２に埋設された電極４と発熱部５には、ハッチングが付されている。

　図３は、図２のIII－III断面を示す。図中において、装置１は、軸Ｚの方向に厚さをもつ。装置１は、主として表面と垂直な方向に向けて輻射熱Ｒを放射する面状ヒータとも呼ぶことができる。

　基板部２は、優れた電気絶縁性を提供し、かつ高温に耐える樹脂材料によって作られている。基板部２は、平板状に形成されている。基板部２は、多層基板である。

　基板部２は、表面層２１と、裏面層２２とを有する。これらの層２１、２２は、熱可塑性樹脂のシートによって提供される。

　表面層２１には、後述する表面部材８０が接着されている。表面層２１の表面部材８０が接着されている側が、基板部２の一面側に対応する。表面部材８０は、室内に向けて露出している。表面部材８０は、装置１の表面を提供する。裏面層２２は、装置１の背面を提供する。中間層２３は、表面層２１と裏面層２２との間に配置されている。上記層２１、２２、２３のひとつまたは複数の上に、電極３、４、および、発熱部５を形成する材料が担持される。上記層２１、２２、２３のひとつまたは複数における、発熱部５が担持される側が、基板部２の他面側に対応する。
基板部２は、電極３、４、および、発熱部５を支持するための部材である。

　基板部２を提供する材料は、電極３、４および発熱部５よりも十分に低い熱伝導率を提供する。基板部２は、隣接する２つの発熱部５の間において、熱伝導を抑制する断熱部を提供する。

　複数の電極３、４は、装置１の外部に少なくとも一部が露出する外部の電極３と、基板部２内に配置されている内部の電極４とを有する。電極３は、電力を供給するための一対の電極３１、３２を含む。一対の電極３１、３２は、装置１の端子を提供する。これら電極３は、基板部２の外縁部、表面、および裏面を含む基板部２の外面に配置される。電極３の一部は基板部２の内部に埋設され、電極４と電気的に接続されている。なお、電極４を基板部２の外面に露出させ、電極を供給するための端子として利用してもよい。

　電極４は、基板部２の内部に埋設されている。電極４は、後述する複数の発熱部５へ電力を分配するバスバー部分でもある。電極４は、電極３から延びている。電極４は、複数の発熱部５に比べて十分に低い電気抵抗値を有する。電極４の電気抵抗値は、電極４における発熱を抑制することができるように設定されている。電極４は、複数の発熱部５に均等に電流を分配する。電極４は、電力を供給するための一対の電極４１、４２を有する。一対の電極４１、４２は、基板部２の単位領域の両端に互いに離れて配置されている。一対の電極４１、４２は、基板部２の単位領域の両辺に沿って延びている。一対の電極４１、４２が設けられた領域とそれらの間の領域とが単位領域を規定する。

　複数の発熱部５のそれぞれは、基板部２の内部に埋設されている。発熱部５は、表面層２１と裏面層２２との間に配置されている。よって、発熱部５は、基板部２の表面には露出していない。発熱部５は、基板部２によって保護されている。発熱部５は、一対の電極４１、４２の間に配置されている。発熱部５は、一対の電極４１、４２の間において線状に延びている。発熱部５は、線状発熱体と呼ぶことができる。発熱部５は、一対の電極４１、４２の間において直線状に真っ直ぐに延びている。発熱部５の一端は一方の電極４１に電気的に、かつ機械的に接続されている。発熱部５の他端は他方の電極４２に電気的に、かつ機械的に接続されている。

　発熱部５は、基板部２の面と平行な薄い板状に形成されている。発熱部５は、通電によって供給される熱によって輻射熱Ｒを放射可能である。発熱部５は、所定放射温度Ｔｒに加熱されることによって、乗員１２、すなわち人に暖かさを感じさせる輻射熱Ｒを放射することができる。発熱部５の体積は、発熱部５から供給される熱によって発熱部５が輻射熱Ｒを放射することができる温度に到達できるように設定されている。発熱部５の体積は、発熱部５から供給される熱によって電極３の温度が急速に上昇するように設定されている。発熱部５の体積は、装置１の表面に接触した物体への放熱によって急速な温度低下を生じるように小さく設定されている。発熱部５の厚さは、表面と平行な面積を最大化し、体積を最小化するために、薄く設定されている。発熱部５の面積は、輻射熱Ｒを放射するために適した広さに設定されている。発熱部５の面積は、装置１の表面に対向して位置付けられる物体、例えば乗員１２の一部分より小さく設定されている。

　複数の発熱部５は、互いに平行に配置されている。複数の発熱部５は、一対の電極４１、４２の間において、電気的に並列に接続されている。複数の発熱部５は、それらの間に隙間６を区画形成するように配置されている。

　複数の発熱部５は、基板部２の表面に対してほぼ均等に分散するように配置されている。複数の発熱部５は、一対の電極４１、４２の間の領域においてほぼ均等な密度で分布するように配置されている。複数の発熱部５は、基板部２の単位領域のほとんどの範囲に分散的に配置されている。

　電極３、４の通電方向に関する断面積を規定する形状および寸法、並びに、電極３、４の材料は、低い電気抵抗値を提供するように選定され、設定されている。電極３、４の断面積と材料とは、複数の発熱部５へ均等に電流を分配するために、良好な電気導体を提供するように設定されている。発熱部５の通電方向に関する断面積を規定する形状および寸法、並びに、発熱部５の材料は、通電によって輻射熱Ｒを発生するように高い電気抵抗値を提供するように選定され、設定されている。電極３、４の材料と、発熱部５の材料とは、異なる材料である。電極３、４の材料の電気的な固有抵抗は、発熱部５の材料の電気的な固有抵抗より十分に低い。

　電極４は、細長く延びており、軸Ｙに沿って長手方向をもつ。電極４は、軸Ｙに沿って長さＥＬをもつ。長さＥＬは、電極４内における通電方向に相当する。電極４は、軸Ｘに沿って幅ＥＷをもつ。幅ＥＷは、通電方向に直交する。電極４は、軸Ｚに沿って厚さＥＴをもつ。厚さＥＴは、長さＥＬおよび幅ＥＷより小さい。よって、電極４は、リボン状の電気導体を提供する。

　発熱部５は、細長く延びており、軸Ｘに沿って長手方向をもつ。発熱部５は、軸Ｘに沿って長さＨＬをもつ。長さＨＬは、発熱部５内における通電方向に相当する。発熱部５は、軸Ｙに沿って幅ＨＷをもつ。幅ＨＷは、通電方向に直交する。発熱部５は、軸Ｚに沿って厚さＨＴをもつ。厚さＨＴは、長さＨＬおよび幅ＨＷより小さい。よって、発熱部５は、リボン状の発熱体を提供する。

　厚さＨＴは、幅ＨＷより小さく（すなわち、ＨＷ＞ＨＴ）設定することが望ましい。厚さＨＴは、１ｍｍより小さく設定することが望ましい。厚さＨＴは、１００μｍより小さく設定することが望ましい。

　幅ＥＷは、電極４における電気抵抗値を抑制するために、幅ＨＷより大きく設定されている。この実施形態では、通電方向に直交する電極４の断面積は、通電方向に直交する発熱部５の断面積より大きい。発熱部５の固有抵抗より小さい電極４の固有抵抗は、電極４の断面積を抑制することを可能とする。同様の目的のために、厚さＥＴを厚さＨＴより大きく設定してもよい。

　隙間６は、幅ＧＷをもつ。隙間６の長さは、発熱部５の長さＨＬと同じである。複数の発熱部５と複数の隙間６とは、電極４の長さＥＬの全体にわたって交互に配置されている。隙間６の幅ＧＷは、発熱部５の幅ＨＷと等しく設定することができる。これにより、複数の発熱部５が均等に分散して配置される。また、微細な幅ＨＷ、ＧＷをもつ発熱部５と隙間６とが高密度に配列される。この結果、輻射ヒータ装置１の表面における温度分布が抑制される。このような微細な発熱部５の高密度の配置は、輻射ヒータ装置１の面から均一な輻射熱Ｒを放射するために貢献する。

　この実施形態では、輻射ヒータ装置１は、薄い板状に形成される。さらに、基板部２の内部に埋設された電極３、４および発熱部５は、基板部２の表面と平行に拡がる膜状である。このような膜状の電極３、４および発熱部５は、広い面積にわたって輻射熱Ｒを放射するために有利である。

　発熱部５は、通電によって発熱する材料によって作られている。発熱部５は、通電によって発熱するように通電方向に沿って電気的な抵抗値を示す。発熱部５は、金属材料によって作ることができる。発熱部５は、錫合金によって作ることができる。発熱部５は、銅、銀、錫を含む合金によって作ることができる。また、発熱部５は、ステンレス合金、ニッケル－クロム合金、アルミニウム合金などの電熱線材料によっても作ることができる。

　電極３、４は、発熱部５の材料より電気的な固有抵抗が低い材料によって作られている。電極３、４は、通電されたときに発熱部５より発熱量が少ない材料によって作られている。電極３、４は、複数の発熱部５へ均等に電流を分配できるように固有抵抗が低い材料によって作られている。電極３、４は、金属材料によって作ることができる。電極３、４は、錫合金によって作ることができる。電極３、４は、銅、銀、錫を含む合金によって作ることができる。また、電極３、４は、銅合金またはアルミニウム合金などの良導体材料によっても作ることができる。

　電極３１、３２に所定の電圧、例えば１２Ｖの直流電力が供給されると、複数の発熱部５に流れる電流によって、複数の発熱部５は発熱する。複数の発熱部５が発熱することにより、装置１の表面からは輻射熱Ｒが提供される。複数の発熱部５の温度は、暖房装置による室内の空気の温度上昇より早く上昇する。この結果、暖房装置による暖房効果より早く、輻射熱Ｒによって乗員１２に暖かさを与えることができる。

　電極４および発熱部５の体積は、熱容量を小さくするように設定される。発熱部５の熱容量は、輻射ヒータ装置１の表面に物体が接触した時に、その接触部分における輻射ヒータ装置１の表面温度が短時間で所定温度を下回るように設定される。望ましい形態においては、発熱部５の熱容量は、輻射ヒータ装置１の表面にヒトの指が接触した場合に、接触部分の表面温度が６０℃を下回るように設定される。

　前述したように、複数の発熱部５は、発熱部５よりもの熱伝導率の低い基板部２の内部に互いに平行に配置されている。このため、基板部２の内部には高熱伝導部と低熱伝導部が交互に配置された構成となる。このように、本実施形態の発熱部５は、基板部２の面方向の熱の移動が抑制される構造を有している。

　本実施形態の輻射ヒータ装置１は、さらに、基板部２の表面層２１に設けられた表面部材８０により、表面部材８０の面方向の熱の移動を抑制する。

　表面部材８０は、繊維布８１、８２により構成されている。繊維布８１、８２は、表面部材８０の厚み方向のうち基板部２側に凹んだ空間部８０ａが形成され該空間部８０ａにより表面部材８０の面方向の熱の移動を抑制する。

　本実施形態の繊維布８１、８２は、複数の繊維と繊維との間に空気を介在して編んで形成された編布により構成されている。繊維布８１は、基布部８１０を有し、繊維布８２は、メッシュ部８２１を有している。なお、図３中には、基布部８１０およびメッシュ部８２１を模式的に示してあるが、実際には、編布は、三次元立体編物として構成されている。図４Ａに示すように、繊維布８１、８２は、少なくとも一部がメッシュ形状を成している。メッシュ形状は、格子状となっている。すなわち、繊維布８１、８２は、表面に凹凸形状が形成されている。

　基布部８１０は薄いシート状を成している。メッシュ部８２１は、糸部材を編み込んで密度を高めた編み目構造となっている。本実施形態の繊維布８１、８２は、２枚の編布を一体編みすることにより廉価に形成される。繊維布８１、８２は、２枚の編布を重ね編みしたダブルメッシュ構造を有している。

　編布８１、８２は、ＰＥＴ（すなわち、ポリエチレンテレフタレート）、ＰＡ（すなわち、ナイロン）、ＰＰＳ（すなわち、ポリフェニレンサルファイド）等の化学繊維や絹等の天然繊維を用いて構成することができる。なお、基板部２を構成している熱可塑性樹脂の熱伝導率と比べて、これら化学繊維および絹等の天然繊維を用いた本案の編布の熱伝導率が、格段に小さいことが本発明者らの研究で下記のように判明した。図４Ｂに従来技術における編布の断面の略図を示し、図４Ｃに本案の編布８１、８２の断面の略図を示す。図４Ｂ、図４Ｃに示すように、従来技術と本案とでは、熱の伝わり方が違う。従来技術では、図４Ｂに示すように、基板部２Ｘの樹脂材料がシート状、または凹凸状にほぼ一様な密度で形成される。このようにほぼ一様な密度で配された樹脂を介して、矢印に示すように、一様に熱伝導が行われる。対して、図４Ｃに示すように、本案における基布部８１０とメッシュ部８２１では、複数の繊維と繊維とが互いに編み込まれ、その断面中に空気を介在して形成される。これにより、矢印に示すように、複数の繊維の間の空気部８０ｂよりも主に繊維部８０ｃを伝って熱が移動する。よって従来技術の一様な樹脂材料よりも熱が伝わる経路が少なくなり、熱伝導が格段に小さくなる。

　ここで、表面部材８０に物体が接触したときの接触面積をＡ、表面部材８０の熱伝導率をλ、熱が移動する距離をＬとすると、表面部材８０に物体が接触したときの熱抵抗Ｒは、以下の数式１で表される。

　Ｒ＝Ｌ／λ・Ａ　…（数式１）
　表面部材８０において、厚み方向に凹んだ空間部８０ａを形成して厚みを小さくすることは、熱が移動する距離Ｌが小さくなるため、熱抵抗Ｒは小さくなる。したがって、物体が接触した部分の厚み方向の熱を伝えやすくする。しかしながら輻射ヒータ装置１は、発熱部５が、基板部２の面方向の熱の移動が抑制される構造となっている。さらに輻射ヒータ装置１は、表面部材８０に空間部８０ａが形成されていない場合と比較して、表面部材８０の空間部８０ａにより物体との接触面積Ａが小さくなるために、熱抵抗Ｒは大きくなる。よって本輻射ヒータ装置１の発熱部５のヒータ構造と表面部材８０の構造により、接触部の温度が高くても、触れた瞬間に発熱部５から表面部材８０の厚み方向に迅速に熱移動が起こり、その後はヒータと表面部材８０の平面方向の熱移動が抑制される。したがって、触れた部分の温度を迅速に低下させることができる。また、乗員に与える熱的な不快感を低減することもできる。

　基布部８１０とメッシュ部８２１の厚みの合計は、１ｍｍ以下とするのが好ましい。なお、熱抵抗Ｒを小さくするためには、基布部８１０とメッシュ部８２１の厚みの合計を０．６～０．８ｍｍ程度とするのが好ましい。また、空間部８０ａを挟んで対向するメッシュ部８２１の間隔は、１ｍｍ～３ｍｍ程度とするのが好ましい。また、メッシュ部８２１の厚みは、０．３ｍｍ程度とするのが好ましい。

　本発明者らの検証では、表面部材８０の凸部表面温度を約１０５℃、その時の発熱部５の温度を１２５～１３０℃、表面部材８０の凹部表面温度の計算値を１１５℃とした。そのとき、本輻射ヒータ装置１では、表面部材８０に物体が触れた瞬間の表面部材８０の凸部表面温度は約４１～４２℃となり、他の同等厚みの平坦な編布に比べ約１℃低下し、編布に起毛や植毛を施した場合と比較して約３℃低下の低減効果を確認できた。また凹部の温度を高めることが可能になるため、他の同等厚みの平坦な編布に比べて、放射率を約３０％増加することが評価により確認できた。

　上記した構成によれば、表面部材８０は、該表面部材８０の厚み方向のうち基板部２側に凹んだ空間部８０ａが形成され該空間部８０ａにより表面部材８０の面方向の熱の移動を抑制する繊維布８１、８２により構成されている。したがって、物体が接触したときの接触部の温度をより迅速に低下させることができる。

　また、発熱部５は、基板部の面方向の熱の移動が抑制される構造を有しているので、さらに、物体が接触したときの接触部の温度をより迅速に低下させることができる。

　図５に、表面部材８０の目付量（例えば、厚みおよび重さ）の違いによる、輻射ヒータ装置１への指の接触温度の評価結果を示す。横軸は、表面部材８０の厚みや重さを表しており、縦軸は、接触部の温度を表している。一般的な熱による痛みを感じる温度（すなわち、４３℃）をＴｓとすると、表面部材８０の温度が温度Ｔｓを下回る温度であれば、表面部材８０に指等が接触しても安全と判断することができる。空間部８０ａが形成されていない平坦な編布では、厚みが少ないほど厚み方向の熱抵抗が小さくなるため、指への熱移動が大きくなり接触温度がやや高くなる。また厚みが多いほど、表面部材の熱容量が大きくなるため、接触部の周りからの熱移動が大きくなり接触温度が高くなる。この結果から、接触部の温度は、表面部材８０の厚みや重さに対して下に凸となる傾向があることが分かった。その最適値は、厚みで０．６～０．８ｍｍである。

　図６に、編布に起毛あるいは植毛をした場合の輻射ヒータ装置１への指の接触温度の評価結果を示す。編布に起毛あるいは植毛をした場合、編布に起毛あるいは植毛をしていない場合よりも接触時の接触部の温度が上昇する傾向がわかった。また、起毛の割合が大きくなるにつれて、接触時の接触部の温度上昇の度合いが大きくなる傾向がわかった。さらにヒータ表面へ粘着材を用いて短繊維を植毛した場合も更なる温度上昇が確認できた。これらは、表面部材の指への接触面積が大きくなり、熱抵抗が小さくなるためと推定できる。つまり、接触部の温度を低下させるには、編布に起毛あるいは植毛を施さない方が良いことが分かった。

　図７に表面部材の組成の違いによる、輻射ヒータ装置１への指の接触温度の評価結果を示す。表面がアクリルやＰＶＣ（すなわち、塩化ビニル）などで覆われた合皮（すなわち、合成皮革）では、表面の熱伝導率が高くなり、よって熱移動が大きくなるため、接触時の接触部の温度が高くなる。短繊維のみによる不織布では、編布と同等程度の接触温度となり、不織布の中の小さな空気室が平面方向の断熱の役目を果たし、熱移動が小さくなるためであると推定できる。

　図８に表面部材の編布の凹凸量の違いによる、輻射ヒータ装置１への指の接触温度の評価結果を示す。先述と同様に、一般的な熱による痛みを感じる温度（すなわち、４３℃）をＴｓと示し、それを下回る温度が、接触しても安全と判断することができる。メッシュによる凹凸が大きいほど、接触部の接触温度が低下することが明らかに判明した。凹凸が０．３ｍｍ程度までは、編布と同等の温度低下であるが、凹凸量が０．３ｍｍを上回ることで、接触時の接触面積が低減し、接触温度が大幅に低下する。上記評価では、凸部厚みが０．９～１．０ｍｍにおいて、凹凸の差が０．５～０．７ｍｍを設けるようにしたサンプルで上記効果を確認できた。

　図９に、不織布を用いた表面形状での凹凸量の違いによる、輻射ヒータ装置１への指への接触温度の評価結果を示す。不織布の表面をプレスにて高密度にした平坦部位では熱伝導率が顕著に大きくなり、接触温度が極端に上昇した。また革シボ調や布柄の凹凸が少ない形状でも、接触温度が低下が小さい傾向が見られた。この場合の凹凸量は約０．１～０．２ｍｍ程度であった。これに対し、ストライプ柄による溝部の凹凸量を大きくすることで接触温度の低下が確認でき、この場合の凹凸量では０．３ｍｍ程度から効果が確認できた。

　図１０に表面部材の凹凸量の違いによる、輻射ヒータ装置１の輻射量の評価結果を示す。この評価では表面温度（例えば約１００℃）を合わせた時の輻射量を測定し、平坦な編布を基準としてその輻射量の大小を比較した。この結果によると、メッシュによる凹凸が小さい場合は、編布とほぼ同等の輻射量となるが、メッシュの凹凸が大きいほど、輻射量が増加し、約３０％程度増加することが確認できた。

　（第２実施形態）
　本開示の第２実施形態に係る輻射ヒータ装置１について、図１１～図１２を用いて説明する。上記第１実施形態の繊維布８１、８２は、編布により構成されているが、本実施形態の繊維布は、不織布８３により構成されている。不織布８３は、複数の繊維を編まずに絡み合わせ、複数の繊維の間に空気を介在して熱伝導を小さくした布状に形成される。本実施形態においても図４Ｃに示すのと同様に熱伝導が小さくなる。本実施形態の繊維布８３の表面には、直線状の凹部となるプレス部８３ａと、直線状の凸部となる基布部８３ｂとが交互に形成されている。プレス部８３ａは、基板部２の表面層２１側に凹んでいる。プレス部８３ａおよび基布部８３ｂは、直線状の凸部が形成された金型を用いて不織布８３をプレス加工することにより形成されている。このようにプレス部８３ａおよび基布部８３ｂは、プレス加工により廉価に形成される。

　プレス部８３ａは、基布部８３ｂよりも厚みが薄くなっている。また、プレス部８３ａの繊維の密度は、基布部８３ｂの繊維の密度よりも高くなっている。これにより、プレス部８３ａは、基布部８３ｂよりも厚み方向の熱抵抗が小さくなっている。

　本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される同様の効果を上記第１実施形態と同様に得ることができる。

　本発明者らの検証では、表面部材８０の凸部表面温度を約１０５℃、その時のヒータ発熱部温度を１２５～１３０℃、表面部材８０の凹部表面温度の計算値を１１５℃とした。そのとき、本実施形態の輻射ヒータ装置１では、表面部材８０に物体が触れた瞬間の表面部材温度は約４２℃となり、他の同等厚みの平坦な不織布に比べ約２℃低下、凹凸差が０．２ｍｍ程の小さいシボ加工に比べ約３～４℃低下の低減効果を確認できた。

　（第３実施形態）
　本開示の第３実施形態に係る輻射ヒータ装置１について、図１３を用いて説明する。

　上記第１実施形態の繊維布８１、８２は、メッシュ形状を成しているが、本実施形態の繊維布８１、８２は、ハニカム形状を成している。このように、繊維布８１、８２をハニカム形状とすることもできる。

　（他の実施形態）
　（１）上記各実施形態では、複数の発熱部５が、発熱部５よりもの熱伝導率の低い基板部２の内部に互いに平行に配置されており、発熱部５が、基板部２の面方向の熱の移動が抑制される構造を有している。これに対し、例えば、発熱部５を平面状に構成し、発熱部５が、基板部２の面方向の熱の移動が抑制される構造を有していなくてもよい。

　（２）上記第２実施形態では、不織布８３に直線形状のプレス部８３ａを形成したが、格子形状やハニカム形状等、直線形状以外の形状とすることもできる。不織布８３の両面を貫通する貫通穴を不織布８３に形成し、この貫通穴により形成される空間を空間部８０ａとしてもよい。

　（３）上記第１実施形態の繊維布は、２枚の繊維布を重ね合わせたダブルメッシュ構造を有しているが、１枚の繊維布にメッシュ加工を施したメッシュ構造を有するよう構成してもよい。

　なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

　（まとめ）
　上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、輻射熱を生じる輻射ヒータ装置は、電気絶縁性の材料によって構成された板状の基板部と、基板部の一面側に配置されたシート状の表面部材と、基板部の他面側に形成された発熱部と、を備える。表面部材は、該表面部材の厚み方向のうち基板部側に凹んだ空間部が形成され該空間部により表面部材の面方向の熱の移動を抑制する繊維布により構成されている。

　また、第２の観点によれば、繊維布は、複数の繊維の間に空気を介在して構成される。また、第３の観点によれば、発熱部は、基板部の面方向の熱の移動が抑制される構造を有している。従って、さらに、物体が接触したときの接触部の温度を迅速に低下させることができる。

　また、第４の観点によれば、繊維布は、メッシュ形状を成している。このように、繊維布をメッシュ形状とすることができる。

　また、第５の観点によれば、繊維布は、２枚の編布を重ね合わせたダブルメッシュ構造を有している。従って、１枚の繊維布で構成する場合よりも厚みを大きくすることができ、最適な厚みの表面部材を構成することが可能である。

　また、第６の観点によれば、メッシュ形状は、格子状である。このように、メッシュ形状を格子状とすることができる。

　また、第７の観点によれば、メッシュ形状は、ハニカム形状である。このように、メッシュ形状をハニカム形状とすることもできる。

　また、第８の観点によれば、繊維布は、編布により構成されている。従って、高級感を演出することも可能である。

　また、第９の観点によれば、繊維布は、不織布により構成されている。従って、表面部材に指等の物体が接触したときの緩衝作用を発揮することができる。

Claims

　輻射熱を生じる輻射ヒータ装置であって、電気絶縁性の材料によって構成された板状の基板部（２）と、
　前記基板部の一面側に配置されたシート状の表面部材（８０）と、
　前記基板部の他面側に形成された発熱部（５）と、を備え、
　前記表面部材は、該表面部材の厚み方向のうち前記基板部側に凹んだ空間部（８０ａ）が形成され該空間部により前記表面部材の面方向の熱の移動を抑制する繊維布（８１、８２、８３）により構成されている輻射ヒータ装置。
　前記繊維布は、複数の繊維の間に空気を介在して構成される請求項１に記載の輻射ヒータ装置。
　前記発熱部は、前記基板部の面方向の熱の移動が抑制される構造を有している請求項１または２に記載の輻射ヒータ装置。
　前記繊維布は、メッシュ形状を成している請求項１ないし３のいずれか１つに記載の輻射ヒータ装置。
　前記繊維布は、２枚の編布を重ね合わせたダブルメッシュ構造を有している請求項４に記載の輻射ヒータ装置。
　前記メッシュ形状は、格子状である請求項４または５に記載の輻射ヒータ装置。
　前記メッシュ形状は、ハニカム形状である請求項４または５に記載の輻射ヒータ装置。
　前記繊維布は、編布により構成されている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の輻射ヒータ装置。
　前記繊維布は、不織布（８３）により構成されている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の輻射ヒータ装置。