JP2004105645A - ヒータ装置およびこれを用いた防曇鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】鏡を効率良く加温することができる防曇鏡用ヒータ装置およびこれを用いた防曇鏡を提供する。
【解決手段】鏡１の背面（鏡面と反対側の面）１１に取り付けられたヒータ装置２は、鏡１の背面１１にほぼ密着した伝熱板２１と、この伝熱板２１の背面２１１に取り付けられたヒータユニットＨＵ１，ＨＵ２とを備えている。ヒータユニットＨＵ１，ＨＵ２は、一方向に長く形成されており、互いに所定の間隔を空けて平行をなした状態で伝熱板２１の長手方向に沿って配置されている。各ヒータユニットＨＵ１，ＨＵ２は、長尺なヒータ本体２２と、このヒータ本体２２を収容した伝熱シース２３とを備えている。伝熱シース２３は、熱伝導性に優れた材料を用いて形成されている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鏡面（表面）の曇りを防止する機能を有する防曇鏡およびこれに用いられるヒータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、浴室や脱衣場のように高温高湿の雰囲気に曝される場所では、鏡面（表面）の曇りを防止する機能を有する防曇鏡が使用されている。
従来の防曇鏡としては、たとえば、鏡の背面（鏡面と反対側の面）に、耐熱性高分子フィルムの表面にカーボンや金属等を含有した発熱塗料を塗布してなる面状発熱体を配置した構成のものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。また、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：正温度係数）特性を有するサーミスタ素子を発熱体として採用し、その発熱体を鏡の背面に密着させた伝熱板上に配置した構成のものも知られている（たとえば、特許文献２，３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭６０−１５５３７１号公報
【特許文献２】
特開平６−１５４０６６号公報
【特許文献３】
特開平６−２７５３６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの防曇鏡では、発熱体の鏡または伝熱板との接触面から放散される熱のみが鏡の加温に用いられており、その接触面以外の面からの放散熱は、鏡の加温のために用いられず、発熱体の周囲に無駄に放散されていた。
そこで、この発明の目的は、鏡を効率良く加温することができる防曇鏡用ヒータ装置およびこれを用いた防曇鏡を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、鏡（１）の鏡面とは反対側の背面（１１）に取り付けられて、鏡を加温することにより、その鏡の鏡面での結露による曇りを防止するためのヒータ装置であって、正温度係数特性を有する発熱体（２２１）を電気絶縁性を有する合成樹脂製の被覆部材（２２２）で被覆した構成を有するヒータ本体（２２）と、熱伝導性に優れた材料を用いて形成されており、上記ヒータ本体を取り囲んだ状態に収容可能な伝熱シース（２３）と、熱伝導性に優れた材料を用いて形成されており、一方面（２１１）が上記伝熱シースの取付面とされ、他方面が鏡の背面に接する伝熱面とされた伝熱板（２１）とを含むことを特徴とするヒータ装置である。
【０００６】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
上記の構成によれば、発熱体の発熱は、被覆部材を伝搬し、被覆部材の表面から周囲に放散される。ヒータ本体は、伝熱シースに収容されているので、ヒータ本体の表面からの放熱は、伝熱シースに与えられて、この伝熱シースを伝搬し、さらに伝熱板へ与えられことになる。したがって、ヒータ本体の伝熱板に対向した面以外の面からの放熱も、無駄に放散されることなく、伝熱板に与えられ、この伝熱板を伝搬して、伝熱板の伝熱面の全域から鏡に与えられて、鏡の鏡面の加温に用いられる。ゆえに、従来の防曇鏡に比べて、より少ない消費電力で鏡の鏡面を速やかに加温することができる。
【０００７】
なお、上記伝熱シースの上記ヒータ本体を収容するための空間には、良好な熱伝導性を有する合成樹脂材料が注入されていることが好ましく、これにより、水分によるヒータ本体からの漏電やヒータ本体内での短絡などの発生を防止することができるうえ、ヒータ本体からの発熱をより良好に伝熱シースに伝熱させることができる。
請求項２記載の発明は、鏡（１）の鏡面とは反対側の背面（１１）にヒータ装置（２）が取り付けられていて、このヒータ装置からの発熱で鏡を加温して鏡面での結露による曇りを防止する防曇鏡であって、上記ヒータ装置として、請求項１記載のヒータ装置が用いられていることを特徴とする防曇鏡である。
【０００８】
この構成によれば、鏡の加温のためのヒータ装置に請求項１記載のヒータ装置が適用されているので、鏡面を速やかに加温することができ、鏡面での結露による曇りを良好に防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る防曇鏡の構成を示す背面図である。この防曇鏡は、鏡１の表面（鏡面）の曇りを防止する機能を有していて、たとえば、浴室や脱衣場などの高温高湿の雰囲気に曝される場所に設置されて使用されるものであり、鏡１の背面（鏡面と反対側の面）１１にヒータ装置２を取り付けた構成を有している。
【００１０】
ヒータ装置２は、鏡１の背面１１にほぼ密着した伝熱板２１と、この伝熱板２１の背面（鏡１との接触面と反対側の面）２１１に取り付けられたヒータユニットＨＵ１，ＨＵ２とを備えている。
伝熱板２１は、熱伝導性に優れた材料を用いて、鏡１よりも小さい長方形状に形成されている。この伝熱板２１は、たとえば、鏡１の背面１１に固着された複数個の金属製の留め具で端縁部を挟持することにより、鏡１の背面１１にほぼ密着した状態に取り付けられるか、または、伝熱板２１の一方面（鏡１の背面１１に対向する面）に接着剤が塗布されて、鏡１の背面１１に接着されることにより、鏡１の背面１１にほぼ密着した状態に取り付けられる。
【００１１】
なお、伝熱板２１を形成するための熱伝導性に優れた材料としては、たとえば、アルミニウム、銅または鋼（鉄）などの金属材料を例示することができる。
ヒータユニットＨＵ１，ＨＵ２は、一方向に長く形成されており、互いに所定の間隔を空けて平行をなした状態で伝熱板２１の長手方向に沿って配置されている。各ヒータユニットＨＵ１，ＨＵ２の一方端部からは、一対のリード線Ｌ１，Ｌ２が引き出されている。これらのリード線Ｌ１，Ｌ２は、各ヒータユニットＨＵ１，ＨＵ２に図外の商用交流電源からの電力が並列に供給されるように、接続ケース３の内部において電源コード４と接続されている。
【００１２】
図２は、ヒータユニットＨＵ１，ＨＵ２の構成を示す図である。ヒータユニットＨＵ１，ＨＵ２（以下、総称する場合には「ヒータユニットＨＵ」という。）は、長尺なヒータ本体２２と、このヒータ本体２２を収容した伝熱シース２３とを備えている。
ヒータ本体２２は、複数個（この実施形態では４個）のＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：正温度係数）特性を有する発熱体２２１を、電気絶縁性および防水性を有する合成樹脂製の被覆部材２２２で被覆した構成を有している。
【００１３】
ＰＴＣ特性を有する発熱体２２１は、たとえば、チタン酸バリウムを主成分とするセラミックス半導体であり、室温からキュリー温度（抵抗急変温度）までは低抵抗であるが、キュリー温度を越えると急に抵抗値が増大する特性を有する感熱素子である。この特性により、発熱体２２１は、キュリー温度を下回る温度下において電圧が印加されると、最初は低温であるために抵抗値が小さいので大電流が流れ、発熱体２２１の温度が急激に上昇する。そして、発熱体２２１の温度がキュリー温度を越えると、抵抗値が急に増大するために電流量が減少し、その結果、発熱体２２１の発熱量は減少する。そのため、発熱体２２１は、キュリー温度にほぼ等しい一定温度以上に温度が上がることがなく、その一定温度で安定して熱平衡状態を保つ。すなわち、発熱体２２１は、自己温度制御機能を有している。したがって、発熱量制御のための温度制御回路や過熱防止回路などを別途設ける必要がない。
【００１４】
なお、発熱体２２１のキュリー温度は、発熱体２２１の材料組成や焼成条件（焼成温度、焼成時間など）を調整することによって変更可能であり、鏡１の鏡面の防曇効果を良好に発揮するためには、５０〜９０℃の範囲内に設定されるのが好ましい。
図３は、ヒータ本体２２の内部構成を示す分解斜視図である。発熱体２２１は、扁平な円筒状に形成されていて、一対の上給電板２２３および下給電板２２４の間に挟持されている。発熱体２２１の両端面（上給電板２２３および下給電板２２４との接触面）２２１ａ，２２１ｂには、たとえば、オーミックコンタクト電極形成用の銀ペーストを塗布することにより、それぞれ上給電板２２３および下給電板２２４との電気的接続を達成するための電極が形成されている。
【００１５】
上給電板２２３および下給電板２２４は、銅薄板などの金属薄板を用いて形成されており、それぞれ、上給電板２２３と下給電板２２４との間に挟持される発熱体２２１の個数と同数の発熱体挟持部２２３ａ，２２４ａを連結部２２３ｂ，２２４ｂで一列に連結した構成を有している。上給電板２２３および下給電板２２４は、上給電板２２３の各発熱体挟持部２２３ａと下給電板２２４の各発熱体挟持部２２４ａとが対向するように配置される。そして、その対向する各発熱体挟持部２２３ａ，２２４ａ間に、それぞれ１個の発熱体２２１が配置されるようになっている。これにより、複数個の発熱体２２１が上給電板２２３および下給電板２２４間で並列に接続され、上給電板２２３および下給電板２２４間に電圧が印加されると、その電圧が上給電板２２３および下給電板２２４間のすべての発熱体２２１に並列に印加される。
【００１６】
複数個の発熱体２２１を上給電板２２３および下給電板２２４間に挟持してなるヒータ構造物は、合成樹脂材料を用いて形成されたケース２２５内に収容されて、このケース２２５ごと射出成形用金型にセットされ、さらに、その射出成形用金型にケース２２５と同材質の合成樹脂材料が射出されて、ケース２２５とともに被覆部材２２２を構成するカバーが形成されることにより、このカバーおよびケース２２５内（被覆部材２２２内）に絶縁封止される。したがって、この防曇鏡が高温高湿の雰囲気に曝される場所で使用されても、水分による漏電や上給電板２２３と下給電板２２４との短絡などを生じるおそれはない。
【００１７】
また、ケース２２５内における発熱体２２１、上給電板２２３および下給電板２２４の位置決めを容易にするために、ケース２２５の底面には、発熱体２２１を配置すべき位置に位置決め用のボス５１が立設されており、各発熱体２２１、上給電板２２３の発熱体挟持部２２３ａおよび下給電板２２４の発熱体挟持部２２４ａには、それぞれ位置決め用の孔５２，５３，５４が貫通して形成されている。すなわち、ケース２２５の底面に立設されたボス５１が下給電板２２４の孔５４、発熱体２２１の孔５２および上給電板２２３の孔５３に挿通するように、下給電板２２４、発熱体２２１および上給電板２２３をこの順でケース２２５内に配置することにより、発熱体２２１、上給電板２２３および下給電板２２４をケース２２５内で位置決めすることができる。また、ケース２２５内で発熱体２２１、上給電板２２３および下給電板２２４の位置がずれることがないから、発熱体２２１、上給電板２２３および下給電板２２４の位置ずれによる接続不良を生じるおそれがない。
【００１８】
図４は、伝熱シース２３の構成を示す端面図である。伝熱シース２３は、熱伝導性に優れた材料を用いて形成されており、ヒータ本体２２よりも少し長い全長の略四角筒状に形成されたヒータ収容部２３１と、このヒータ収容部２３１の幅方向の両側面から外方へ張り出した取付片部２３２とを有している。取付片部２３２は、先端部が下方へ折り曲げられていて、その先端縁（下端縁）２３２ａが、ヒータ収容部２３１の下面２３１ａが接触する面（伝熱板２１の背面２１１）に当接するようになっている。
【００１９】
なお、伝熱シース２３を形成するための熱伝導性に優れた材料としては、たとえば、アルミニウムまたは銅などの金属材料を例示することができる。
図２および図４を参照して、ヒータ収容部２３１は、内部（中空部）がヒータ本体２２を収容するための空間となっていて、このヒータ収容空間は、ヒータ本体２２の最大幅（発熱体２２１が収容されている部分の幅）にほぼ等しい幅、およびヒータ本体２２の最大厚（発熱体２２１が収容されている部分の厚み）にほぼ等しい厚みを有している。
【００２０】
ヒータユニットＨＵは、ヒータ収容部２３１の一方端面の開口からヒータ収容空間へヒータ本体２２を挿入し、たとえば、ゴム製の封止用ブッシング６１，６２をヒータ収容部２３１の両端部に圧入することにより完成する。一方の封止用ブッシング６１には、リード線Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ挿通可能な孔６１１，６１２が形成されており、これらの孔６１１，６１２を通して、リード線Ｌ１，Ｌ２がヒータ収容部２３１から外部に引き出されている。
【００２１】
ヒータ収容部２３１の両端部にゴム製の封止用ブッシング６１，６２が圧入されていることにより、ヒータ収容部２３１内への水分などの浸入を防止でき、水分によるヒータ本体２２からの漏電やヒータ本体２２内での短絡などの発生を一層防止することができる。なお、封止用ブッシング６１，６２に限らず、ヒータ収容部２３１の両端部の封止のために、そのヒータ収容部２３１の両端部に合成樹脂材料が注入されてもよい。
【００２２】
また、ヒータ収容部２３１の両端部だけに限らず、ヒータ収容部２３１内に良好な熱伝導性を有する合成樹脂材料（たとえば、ポッティング用シリコーン樹脂／東レダウコーニングシリコーン社製：品番ＳＥ１８１５ＣＶ）を注入することにより、その合成樹脂材料でヒータ収容部２３１とヒータ本体２２との間の隙間を埋められてもよい。こうした場合には、水分による漏電や短絡などの発生をより確実に防止できるうえ、ヒータ本体２２からの発熱をより良好にヒータ収容部２３１に伝熱させることができる。
【００２３】
完成したヒータユニットＨＵは、ヒータ収容部２３１の下面２３１ａを伝熱板２１の背面２１１に接触させた状態に配置して、取付片部２３２に形成された取付孔にビスを挿通させ、そのビスの先端を伝熱板２１にねじ込むことにより、伝熱板２１の背面２１１に取り付けられる。
図５は、接続ケース３の内部構成を示す図である。接続ケース３内には、一対の接続端子３１，３２が配置されている。また、接続ケース３内には、電源コード４の先端が導入されている。電源コード４の先端からは、給電線４１，４２が引き出されており、その引き出された給電線４１，４２の先端は、それぞれ接続端子３１，３２に接続されている。
【００２４】
ヒータユニットＨＵが伝熱板２１の背面２１１に取り付けられた後、そのヒータユニットＨＵから引き出されたリード線Ｌ１，Ｌ２の先端が、接続ケース３内に導入されて、それぞれ接続端子３１，３２に接続される。リード線Ｌ２と接続端子３２との接続部分には、ヒータユニットＨＵへの過電流の供給を防止するためのヒューズ３３が介装されている。すなわち、リード線Ｌ２の先端は、ヒューズ３３を介して接続端子３２に接続される。一方、リード線Ｌ１，Ｌ２の他端は、図示しないが、ヒータ本体２２内に導入されて、そのヒータ本体２２内で上給電板２２３および下給電板２２４の一端にそれぞれ接続されている。
【００２５】
以上の構成により、電源コード４を図外の商用交流電源に接続すると、商用交流電源の交流電圧が、ヒータユニットＨＵの上給電板２２３および下給電板２２４間に印加され、さらに、上給電板２２３および下給電板２２４間のすべての発熱体２２１に並列に印加される。この結果、発熱体２２１が発熱する。
発熱体２２１の発熱は、被覆部材２２２を伝搬し、被覆部材２２２（ヒータ本体２２）の表面から周囲に放散される。ヒータ本体２２は、伝熱シース２３のヒータ収容部２３１内に収容されているので、ヒータ本体２２の表面からの放熱は、伝熱シース２３に与えられて、この伝熱シース２３を伝搬し、さらにヒータ収容部２３１の下面２３１ａから伝熱板２１へ与えられことになる。したがって、ヒータ本体２２の伝熱板２１に対向した面以外の面（伝熱板２１に対向した面とは反対側の面および伝熱板２１と交差する面）からの放熱も、無駄に放散されることなく、伝熱板２１に与えられ、この伝熱板２１を伝搬して、伝熱板２１の鏡１の背面１１との接触面の全域から鏡１に与えられて、鏡１の鏡面の加温に用いられる。ゆえに、この防曇鏡では、従来の防曇鏡に比べて、より少ない消費電力で鏡１の鏡面を速やかに加温することができる。
【００２６】
この効果を確認するために、縦３６０ｍｍ×横１８０ｍｍ×厚み３ｍｍのアルミニウム製の伝熱板２１にヒータユニットＨＵ１，ＨＵ２を取り付けた装置（この実施形態に係るヒータ装置２）と、縦３６０ｍｍ×横１８０ｍｍ×厚み３ｍｍのアルミニウム製の伝熱板２１に２本のヒータ本体２２を取り付けた装置（伝熱シース２３を有していない装置）とを用意し、それぞれの装置において、伝熱板２１のほぼ中心部と角部とにおける昇温特性を調べた。この結果を図６に示す。
【００２７】
図６のグラフを見て理解できるように、伝熱シース２３を有している装置は、伝熱シース２３を有していない装置に比べて、伝熱板２１の表面温度の上昇が速く、鏡１の背面に取り付けられた場合に、その鏡１の鏡面を速やかに加温して、防曇効果を速やかに発揮させることができる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、伝熱板２１が長方形状の外形を有しているとしたが、伝熱板２１は、鏡１の鏡面の曇りを防止すべき領域に対応した形状に形成されるとよく、たとえば、鏡面の楕円形状の領域における曇りを防止する場合には、その領域に対応した楕円形状に形成されるとよい。
【００２８】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る防曇鏡の構成を示す背面図である。
【図２】ヒータユニットの構成を示す図である。
【図３】ヒータ本体の内部構成を示す分解斜視図である。
【図４】伝熱シースの構成を示す端面図である。
【図５】接続ケースの内部構成を示す図である。
【図６】この発明の一実施形態に係るヒータ装置の効果を確認するために調べた昇温特性の結果を表すグラフである。
【符号の説明】
１　　　鏡
１１　　背面
２　　　ヒータ装置
２１　　伝熱板
２１１　背面
２２　　ヒータ本体
２２１　発熱体
２２２　被覆部材
２３　　伝熱シース
ＨＵ１　ヒータユニット
ＨＵ２　ヒータユニット

Claims (2)

1. 鏡の鏡面とは反対側の背面に取り付けられて、鏡を加温することにより、その鏡の鏡面での結露による曇りを防止するためのヒータ装置であって、
   正温度係数特性を有する発熱体を電気絶縁性を有する合成樹脂製の被覆部材で被覆した構成を有するヒータ本体と、
   熱伝導性に優れた材料を用いて形成されており、上記ヒータ本体を取り囲んだ状態に収容可能な伝熱シースと、
   熱伝導性に優れた材料を用いて形成されており、一方面が上記伝熱シースの取付面とされ、他方面が鏡の背面に接する伝熱面とされた伝熱板と
   を含むことを特徴とするヒータ装置。
2. 鏡の鏡面とは反対側の背面にヒータ装置が取り付けられていて、このヒータ装置からの発熱で鏡を加温して鏡面での結露による曇りを防止する防曇鏡であって、
   上記ヒータ装置として、請求項１記載のヒータ装置が用いられていることを特徴とする防曇鏡。

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