JPH0240885A - 板状発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、暖房等に用いられる板状発熱体に関する。

〔従来の技術〕

暖房等に用いられる板状発熱体として、セメントに珪砂
や石炭灰などの骨材を混合した無機材料中にカーボンフ
ァイバーやカーボンブランクなどの導電材料を分散させ
、これを板状に成形した成形体を備え、同成形体が通電
により発熱するようになっているものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

これまでの上記板状発熱体は、例えば、床表面の化粧板
の裏側に設けられ、成形体に発生した熱を伝導・対流に
より床から室内に供給し室内暖房をするようにして利用
されている。しかしながら、給熱機能という点では、他
の暖房器具と格別変わるところがないので、同板状発熱
体の利用拡大を図るために、より効果的な機能を備える
ようにすることが大きな課題となっている。

この発明は、上記の事情に鑑み、より効果的な給熱機能
を備えた板状発熱体を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、発明者らは、様々な検討の末
、近赤外域を超える長波長域（４μｍ程度以上の波長域
）の遠赤外線が人を始めとする動・植物に与える効用に
着目した。近年、特に常温度程度の温度の放射体から出
る遠赤外線の効用が話題に挙がることも多いが、遠赤外
線にこのような格別の効用があるのは、遠赤外線は人体
等の内部にまで浸透するという作用があるためだと言わ
れている。特に、７〜１４μｍの波長のものが、人体に
温感をもたらすとされる。

そして、さらに深く検討を行い、その結果、板状発熱体
の放熱面が遠赤外線を効率良く放射させられるならば、
遠赤外線がもつ特別の効用を兼ね備えた給熱機能とする
ことができるという知見を得て、この発明を完成させる
ことができたのである。

したがって、この発明にかかる板状発熱体では、放熱面
に遠赤外線放射特性を高めるためのセラミック層を設け
るようにしている。

〔作　　　用〕

この発明の板状発熱体では無機質板状成形体で発生した
熱は放熱面のセラミック層に伝わる。セラミック層は、
遠赤外線を効率よく放射する特性がある。無機質板状成
形体の熱は一部が遠赤外領域の赤外線となって十分に放
射されるのである。

なお、セラミック層から伝導・対流により出でゆく熱が
あることはいうまでもない。もちろん、放射される遠赤
外線は給熱機能の一部を担うものであるから、セラミッ
ク層を設けたからといって給熱作用が損なわれるような
ことはない。

〔実　施　例〕

以下、この発明にかかる板状発熱体を、その一実施例を
あられす図面を参照しながら詳しく説明する。

第１図は、この発明にかかる板状発熱体の一実施例をあ
られす。第２図は、この板状発熱体の無機質板状成形体
まわりの構成をあられし、第３図は、板状発熱体の使用
状態をあられす。

板状発熱体Ｈでは、通電により発熱する無機質板状成形
体ｌを内に備える一方、放熱面にセラミック層２が設け
られている。無機質板状成形体１の裏面には断熱材３が
設けられ、成形体１と断熱材３は被ｒｉ（カバー）材４
で覆われている。そして、セラミック層２は被覆材４に
おける放熱側表面に設けられている。

無機質板状成形体１は、セメントに珪砂や石炭灰などの
骨材を合わせた無機材料に、カーボンファイバー（炭素
繊維）やカーボンブラック、あるいは、金属粉末などの
導電材料１０を混合分散させたものを、第２図にみるよ
うに、板状に成形してなる。カーボンファイバーを用い
る場合には、酸化防止のためにカーボンファイバーを導
電性樹脂でコーティングするようにする。導電材料１０
が含まれているため、板状成形体ｌは、一定の導電性を
有することとなる。

成形体１は、具体的には、例えば、無機質材料として水
セメント比が９０容積％、珪砂／セメントが１．３とし
たものを用い、この中に、カーボンファイバーおよびカ
ーボンブラックをそれぞれ０゜５〜４容積％、２〜１０
容積％の割合で混入させたものを所望の大きさの板に成
形することにより１４られる。カーボンファイバーの混
入量が０．５容積％を下回ると、十分な耐衝撃性や耐ひ
びわれ性が得稚くなり、他方、４容積％を越えると、混
練によっては均一に分散しに（く、しかも、コスト高に
なってくる。また、カーボンブランクは、成形体１中の
全カーボン量を調整して所定の発熱量を得るために用い
られ、その量は、カーボンファイバーの量を勘案して決
められる。さらに、カーボンブランクを混入することで
、どの方向から通電しても所望の発熱量が得られるよう
にしている成形体１の厚みは、通常、５〜２０龍程度で
ある。余り厚いと、強度は増しても熱容量が大きくなり
過ぎて、昇温速度が遅くなる。余り薄いと、昇温速度は
速くなるが、強度が十分でなくなる。

上記のような成形体ｌは、例えば、商用１００Ｖを電極
５．５間に印加すると、３００ｗ／ｎ（程度、昇温速度
がｌＯ℃７３０分程度という特性を示す。なお、電極と
して、第４図にみるように成形体ｌ中に埋めこまれたコ
イル状導体からなる電極５′　５′を用いてもよい。

断熱材３は、成形体１で発生した熱が裏面から逃でしま
うのを阻止するためのものであるが、この断熱材３には
、例えば、硬質ウレタン材等が用いられる。被覆材４は
、成形体ｌと断熱材３の保護および電気的絶縁を兼ねる
ものであるが、この被覆材４には、例えば、塩化ビニル
樹脂、あるいは、ポリイミド樹脂等が用いられる。

セラミック層２は、遠赤外線を効率よく放射させるため
のものである。なお、この発明でいう遠赤外線とは、波
長が４μｍ程度以上の赤外線を指す。

セラミック層２は、セラミック粉末が混入された塗料を
コーティングすることにより形成したり、セラミック製
シートを貼り付けること等により設けるようにしている
。したがって、セラミック層は、純粋にセラミック成分
のみからなる層だけではなく、層形成に必要な樹脂分等
を一定量含むような層の場合もあるのである。なお、こ
の実施例では、セラミック層２が被覆材４の上に設けら
れているが、通常、セラミック層２は電気絶縁性を有し
ているので、セラミック層２を成形体１の表面に直に設
けるようにしてもよい。要は、セラミック層２が板状発
熱体の放熱面になっている構成であればよいのである。

セラミック層２は、表面が平滑状態のものでもよいし、
表面に微細な凹凸が付いた状態のもの、あるいは、発泡
体となっているものでもよい。層２の厚みは、コート層
の場合、例えば２０〜２００μｍ、通常、３０〜５０μ
ｍ程度の範囲であるが、これに限らず、シートの場合は
もっと厚い。

遠赤外線特性のよい材料としては、第６図の曲線イ′に
示すように、黒体放射特性（１００％ライン）に近い特
性を有するセラミック材料、あるいは、第６図の曲線口
′に示すように、波長４μｍ程度より短い波長域では効
率が低いけれど、それより長い波長域では魚体放射特性
に近く効率が高い特性を有するセラミック材料がある。

いずれも、この発明のセラミック層２に用いることがで
きる。

なお、第６図は、セラミック層の温度が５００℃程度の
高い塩度の場合を示しており、セラミック層の温度が低
くなると、後者も、前者に近い特性となる。銀ペースト
材からなる金属層では、第５図の曲線ハや第６図の曲線
ハ′に示すように、遠赤外線の放射特性は良くなく、も
ちろん、温度が低くても、放射特性は悪いままである。

黒体放射に近い特性の材料としては、例えば、遷移元素
酸化物焼結セラミック、例えば、二酸化マンガン（Ｍｎ
Ｏ□）、酸化鉄（Ｆｅｌｏｎ）　、酸化コバルト（Ｃｏ
Ｏ）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化クロム＜ｃｒｔｏｘ＞等
のセラミック、あるいは、前記材料のうちから選んだも
のを適当に混ぜ合わせたもの、さらには、前記遷移金属
酸化物から選ばれた少なくともひとつの材料に、コージ
ェライト、β−スポジューメンやチタン酸アルミニウム
等をも適当に混ぜ合わせた複合セラミック材料等がある
。混合の例では、二酸化マンガン（６０％）、酸化鉄（
２０％）、酸化銅（１０％）、酸化コバルト（１０％）
を混合焼結させたセラミック、あるいは、この組成の仮
焼物（２５％）、本節粘土（２５％）、ペタライト（５
０％）を混合焼結させたセラミック（熱膨張係数が小さ
い）がある。放射強度（１００℃における）は、第５図
の曲線イに示すとおりである。より具体的には、例えば
、酸化鉄（２０％）、マイカおよびパルプ等（４５％）
、シリコン樹脂（３５％）からなる塗料があり、この塗
料は、Ｂ−６００（オキモッ■　高効率輻射塗料　有機
溶剤系　黒色）として市販されている。この塗料を、塗
布・焼き付けすることによりセラミック層２を形成する
ことができる。セラミック層２を形成した放熱面は、十
分に遠赤外線を放射する特性を有することになる。

４μｍ程度の波長を越えると効率が良くなるようなセラ
ミックとしては、ジルコニア系、チタニア系、アルミナ
系、珪石系等があり、例えば、コージェライト（２Ｍｇ
０・２八１□０．・５ＳｉＯ□）、β−スポンジューメ
７　（ＬｉｚＯ・ＡｌｚＯｘ　　・４　Ｓｉｎｇ）　、
チタン酸アルミニウム（ＡｈＯｘ・Ｔｉ０−）　、炭化
珪素等がある。アルミナ系の放射強度（１００℃におけ
る）は、第５図の曲線口に示すとおりである。より具体
的には、酸化チタン（５％）、アルミナ・ジルコニア（
６０％）、シリコン樹脂（３５％）からなる塗料がある
。この塗料は、Ｗ−５００（オキモッ■　高効率輻射塗
料　有機溶剤系　白色）として市販されている。あるい
は、酸化チタン（５％）、アルミナ・ジルコニア（６０
％）、硫酸ソーダ（３５％）からなる塗料もある。この
塗料は、Ｗ−６００（オキモツ■　高効率輻射塗料　水
系　白色）として市販されている。やはり、塗装・焼き
付は等のコーティングによりセラミック層２を形成する
ことができる。このセラミック層２を形成した放熱面は
、十分に遠赤外線を放射する特性を有することになる。

この発明は上記実施例に限らない、例えば、裏面が絶縁
性樹脂で覆われた金属面の表面にセラミック層をコーテ
ィング形成するようにしたものを成形体に組み付けた構
成でもよい。

この発明の板状発熱体は、住宅の暖房のみならず、植物
等用の温室の加温手段等として用いられてもよい。

〔発明の効果〕

この発明の板状発熱体では、放熱面にセラミック層があ
って遠赤外線が効率よく放射される。そのため、人や動
・植物等が赤外線放射を伴う効果的な給熱作用を受ける
ことができる。赤外線放射は給熱の一形態であり、遠赤
外線を効率よく放射させるからといって給熱作用が損な
われるようなことがないため、事実上、新たな機能が付
加された実用性の高いものとなるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる板状発熱体の一実施例をあ
られす断面図、第２図は、同発熱体の無機質板状成形体
まわりの構成をあられす斜視図、第３図は、板状発熱体
の使用状態をあられす説明図、第４図は、無機質板状成
形体の他の例をあられす斜視図、第５図は、セラミ・ツ
ク等の赤外線放射強度と波長の関係をあられすグラフ、
第６図は、セラミック等の遠赤外線放射効率と波長の関
係をあられすグラフである。 ｌ・・・無機質板状成形体　　　２・・・セラミ・ツク
層Ｈ・・・板状発熱体 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　導電材料が分散されている無機質板状成形体を備え
   、同成形体が通電により発熱するようになっている板状
   発熱体であって、同発熱体の放熱面に遠赤外線放射特性
   を良くするためのセラミック層が設けられていることを
   特徴とする板状発熱体。