JPS5819647A - やぐらこたつ - 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】 本発明紘面状と−タを熱源として使用するものにおいて
採暖効率の向上−図ったやぐらこたつに関する。

従来、やぐらこたつの熱源としては、主に赤外線雫７１
を使用している。しかしながら赤外線テンプは四方六方
に光（熱）を放射するため、こたつを覆っているふとん
な透過して光（熱）が逃げてしまう、ｔた赤外線テンプ
の上方には反射板を設けて上方に放出された光を下方に
反射させるようにしているが、ｙ肘板はかなり高温にな
、す、赤外線テンプのガラス面が高温度になることと相
俟って対流が促進されて熱が外に逃げ易いという問題が
あった。

゛　ヤぐらζたつの熱源として面状ヒータを使用す−る
理由は、上−記赤外線ランプの欠点を解消せんがため”
であるが、採暖効率の一層の向上を図るためには発熱体
への入力（電カッがで自るだけ多くの放射熱エネルギー
に変換されると共に、この放射熱エネルギーができるだ
け多く人体或はその着衣に吸収１れる必要がある。そし
て、入力をよ）多くの放射熱エネルギーに変換するには
、放射面の放射率を高くする必要があ）、會九片面放射
形の面状と−タにあっては、Ｋ対偶の断熱性を良くして
熱釣りスなできるだけ少なくする必要がある。

一方、放射熱エネルギーをできるだけ多く人体或はその
着衣に吸収させるに杜、放射スペクトμを人体或はその
着衣の吸収スペクトμに合致させる必要がある１本発明
はこのようにするために、放射スベタ）ｐをどのような
範囲にし、そのスベタトμ範囲で放射率を高めるには従
来からある放射ＷＪ形成物質のどのような欠点を改良し
たら良−かを究明するとζろかも出発した。以下その実
験結果を示す第１図乃至第１３図に従って解説する。

まず、！−７１の放射スベｉ）μは放射面の温度Ｔじｋ
〕と放射面を構成する放射物質の分光放射率Ｃ２によ）
決まる０分光放射率ｔえは黒体の分光放射エネルギーＥ
ｂスと放射物質の分光放射エネルギーＥλの比で、次式
で表わされる。

ελ＝Ｅλ／Ｅｂλ・・・・・・（１）現実の放射物質
の分光放射率Ｃよは、無体のそれより小さく、１以下の
値モある。また黒体の分光放射エネルギーＥｂλは、次
式で表わされ、絶体温度Ｔｂじｋ〕によって決まる。

ここで１は波長〔μｍ）、ｏ１、ｏ２は定数で夫夫ｃ１
＝２πｈｃ２＝３．７４２Ｘ１０（ｖμｍ／−）。

ｃ２＝ｈｏ／ｋ＝１．４５８８Ｘ１０４（μｍ”ｋ）。

（ａＬ、ｈはブランクの定数、にはボμツマンの定数、
Ｃは光速である。上記黒体の分光放射エネルギーＥｂλ
はある波長で最大とす〕、その最大放射エネルギーＥｂ
−を呈害る波長ムｍと黒体の絶体温度Ｔｂ〔−〕との間
には次の関係がある。

Ａｍ　＠Ｔ　ｂ　＝　６３　＝　２８９７−８　（Ｊ”
ａ’ｋ　）　・・ｍ町・・（３）また全放射エネルギー
ｘｂは次式で表わされる。

ここでｌはステ７アンボ〜ツマンの定数で５．６７Ｘ　
１０　”（Ｗ／ｍｓ　￥）である。上記（４）式から明
らかなように波長λ１からλ１′までの放射エネルギー
ｉｈは、て表わされる。而して、前記最大放射エネルギ
ーＥｂ１１ｈａに対する百分率て分光放射エネμギーＩ
ｂλ九値、即ち放射エネルギー比’ＶＸｈとを、４９３
”ｋ（２２０℃）、７７！！”ｋ（５００”０）及び２
６７３＠ｋ（２４００’０）ｆ）Ｅ者に関し第１図に示
した。尚、絡１図は横軸に波長を対敵目盛にて取り、縦
軸に分光放射エネルギー比及び放射エネルギー比を取っ
て示し％、’　＃　ｂＩ・が夫々２２０℃、５００℃、
２４００℃の分光放射エネルギー比を表わし、ａ、ｂ、
ｓが夫Ｊ２２Ｇ”０．５００”０．２４００℃の放射エ
ネルギー比を表わす。２２０″Ｃの場合、（ａ）　＊　
（４）式より　１ｍｍ　５１．９　（４ｍ）　＊　Ｉｂ
　”５５４９　（”５’−）であ〕、嬉１図ａ′線から
明らかなように、λＷＭ＝　５．５　（μｍ〕以下及び
λ冨２５〔μｍ〕以上の帯域の放射エネルギーは夫々５
％にすぎず、ム−Ｌ５〜２５〔μｍ〕の帯域の放射エネ
ルギーが全放射エネルギーの９０％であることが理解さ
れる。ｔた同様に５００℃の場合にＨｂ’線から明らか
なように１＝２．８〜１５〔μｍ〕の帯域において、２
４００”０１ｉ’）場合には１Ｗ（１７〜４（μｍ）の
帯域において、夫々放射エネルギーが全放射エネルギー
の９０％であることが理解される。そして上Ｉｉ３　ｍ
’　＊　ｂ’　ｅ　ｏ’　（Ｆ）　！　５１ｋ　放射工
＊　Ｎ　キー比’　ｂ／Ｉｂを各温度について表わし、
これから各温度について放射エネルギー比が１０％及び
９０％となる波長を求めてこれを！１！２図に示す、尚
、第２図は横軸に温度〔°Ｃ〕を取〕、縦軸に波長〔μ
ｍ〕を対数目盛にて取って示し良。さて、前述のように
現実の放射物質の分光放射率ελは、黒体のそれよ）も
小さｉ、−例として従来よ）放射物質とじて用いられて
いる石綿の分光放射率（百分率）を結５図にｄ線によ）
示す、を良路３図に紘２２０℃における黒体の分光放射
エネルギー比８ｂム／”ｂｌｍ を・線にて示し良。前記（１）式によ）各波畏毎に石綿
の分光放射率ελと黒体の分光放射エネルギー１ｂムと
の積を求めると、石綿の分光放射エネルギーＥλが得ら
れる。このようにして２２０℃における石綿の分光放射
エネルギーＥλを求め、１１ムと黒体の２２０℃におけ
る最大分光放射エネルギ盛にて取）、縦軸に分光放射率
及び分光放射エネルギーを取って示しえ、一方、石綿の
放射率εは卸ち、放射率ｇが大暑い程放射エネμギーが
多くなるので、と−タの放射効率に対し放射率ｅは大１
１１に影響を与える。しかるに分光放射率は波長によっ
て変化し温度によっては変化しないが、放射エネルギー
分布の大暑な波長帯域が温度によｐ変化すゐため、放射
率εは温度によって変化する。

従って放射面の温度と同温度における黒体の放射エネル
ギー分布の大きな波長帯域で分光放射率の大きな放射物
質を用いれば放射率が大きくなり、放射効率を向上させ
ることができる。前述のように２２０”０における黒体
の放射エネルギーは波長が３．５〜２５μｍの帯域で９
０％であるから、２２０℃で使用すると−タの放射面は
波長３．５〜２５μｍでの分光放射率ｔムが大１１な物
質により形成すべきであり、その他の波長帯域における
分光放射率の大小は放射効率にほとんど影響を与えない
。

石綿は珪酸を約５０％程度含む珪酸塩鉱物で第３図よシ
明らかなように波長５〜！３μｍ及び１２〜１８μｍの
帯域において高い分光放射率を示す。

ｔた石英の分光放射率Ｃムを第４図に示すが、石英は珪
酸はぼ１００％の物質で、石綿と同様に波長５〜８μｍ
及び８〜２０μｍの帯域において高か分光放射率を示す
、従って、珪酸、珪酸環化合物は１０１１−３Ｄｏ℃（
第２ｗＪかも予想できるよりにム寓５〜２０μｍの帯域
で全放射エネルギーの９０％程度のエネルギーを放射す
る。）の放射物質として比較的優れた物質であると買う
ことかで龜、しかも比較的高温にも耐えるのでこの点で
も有利であると言える。しかしながら、波長５μｍ以下
及び８〜１２μｍの帯域で分光放射率ａｌｌが低ｉとい
う欠点があｐ１放射物質としては十分とは言％Ａ１１い
。

以上と−タの放射物質、その温度及び放射率の関連性に
ついて述べたが、ヒーＩの放射エネルギーが人体或はそ
の着衣に良く吸収されて暖房熱として有効化されるため
には放射エネルギーのスペクトル分布と人体或祉その着
衣の吸収エネルギーのスペクトル分布とが一致しなけれ
ばなら１ｋＶｋ　＊人体の皮膚の水分量ｄ７０％程度で
あシ、また着衣も汗停の若干の水分を含んでいる。第５
図線水の分光透過率ｆ工をその透過層厚さ４２μｍ、１
゜２５ｊｌｌｌ、１０ｊＥＩの三種について実験した結
果を示す、尚、第５図線横軸及び縦軸に波長及び透過率
を取って示し、線ｇｏ３、ｈ、１が夫々透過層厚さ４−
゛へ、 ２μｍｌ＠１．２５１１ｇ１．１０鱈のものを表わして
いる。

ここで分光透過率τスが低い程、分光吸収率σλが高ｉ
と考えて良＜、＊５図から明らかなように水線赤外線の
吸収がきわめて良く、波長２．８〜５゜５μｍ及び５．
８μｍ以上め帯域では、透過層厚さｄ−４２μｍという
きわめて薄い層であって−はとんど透過しない（τλ≦
１０％）、また透過層厚さ１，２５■の場合に線波長２
．５μｍ以上て全く透過しない。また第６図は食肉の分
光透過率τλをその厚＠Ｑ、５１１１Ｍ、　１ｍ、　！
ＳＷ、　５ｆｉ、　１０ｍｌの三種につめて実験した結
果を示す。尚、１８６図は横軸及び縦軸に夫々波長及び
透過率を取って示し、線ｊ　、　ｋ　、　ｌ　、　ｍ　
、　ｎが夫々厚さα５ａ、１ｌｌｌｆｆｉ。

３鱈、５■、１０鱈のものを表わしている。第６図から
明らかなように食肉の場合も波長２．５μｍ以上で紘全
く透過せず、水と良く似九特性を示す。

尚、食肉は波長α４〜２．５μｍ＆−５ＰＶｈで厚さが
大１１−場合、分光透過率τλが小さくなってｉるが、
吸収率が大きくなっているので社なく、表面てのズ射が
多くなって−る影響の方が強い、ちなみに、透過層厚−
Ｉｉａにょ）透過率τムは変化するが、吸収の良い物質
の場合は、表面にごく近いとζろで吸収されてし會う良
め、ｄ≦１鱈程度の層で吸収され熱に変わると考えてよ
−、これらの関係は次式で示される。

■ム冨ｌ・λ・・″μλｄ・・・呻・−・−・−・・−
・（７）こζてＩＩ　ｄ透過エネμギー、ｌ・λは入射
エネμギー、μλは分光吸収係数で物質特有の値である
。

人体（皮膚）の場合も食肉と同様に水と良く似九分光吸
収特性を示すと考えられ、従って２．５μ鳳以上の波長
においてその吸収はきわめて良いと考えられる。

次に第７図及び嬉８図は衣服の材料となる代表的な天然
繊細即ち綿、羊毛の分光吸収特性を示す。

尚、ｌ！７図及びｌｌｌ８図拡横軸に波長を、縦軸に吸
収率を対数目盛にて取って示すｅｊｇｙ図よ〕綿紘波員
９〜１０ｐｍ付近で高Ｖ％吸収率を示すが、との傾向は
麻等他の植物性繊維及びＶ−曹ン等セμロースを含む繊
維に共通して見られる。第８図よ〕羊毛は波長６〜１０
μ論付近で高い吸収率を示すが、これはアミノ基による
ものと考えられ、他の動物性ｌＩ！雑にも同様の傾向が
ある。また第９図及び第１０図は代表的な化学繊維即ち
ポリエステμ、ア七テートにつｉての分光透過率を示す
。尚、第９図及び第１０図は横軸及び縦軸に夫々波長及
び透過率を取って示す。１ｇ９図のポリエステル及び第
１０図のアセテート共に波長５μｍ以下において透過率
は比較的高い、尚、化学繊維の場合はその原料となる高
分子材料特有の分光透過率を示すが、一般に波長５μｍ
以下において透過率は比較的高い（換言すれば波長５μ
ｍ以上では吸収率は高い）。従って第７図乃至第１０図
より衣服は波長５μｍ以上において高ｉ吸収率を有して
いると買える。

以上のように人体及びその着衣は波長２．５μｍ以上の
帯域において高い吸収率を育しておシ、従って、ヒータ
の放射エネμギーは２５μｍ以上の波長とすることが望
ましい、しかるに従来、ヒータとして用いられている赤
外線ランプの場合、そｆ）フイ？／ンＦの温度紘約２４
００”Ｏで、その分光放射エネｆｉ／イー紘第１図の線
０　、　＠’から明らかなように波長１μ鳳付近で最大
値を示し、波長２゜５μｍ以下のエネμギーは全エネル
ギーの８ｏ％程度にも達する。従って、赤外線ランプは
暖房用に適してｉると杜冒い離ｉ、暖房用ヒータとして
は、人体及びその着衣に吸収されにくい波長２．５ｆ−
以下の帯域での放射エネルギー比を１０％程度以下換言
すれば人体及び着衣に吸収され易い波長２．！ｓμｍ以
上の帯域での放射エネルギー比が９０％程度以上となる
ように放射面の温度を設定すると共に、放射面の温度に
おける黒体の放射エキ５ａｔ−分布な前記（５）式から
算出し、その放射エネルギー比−ＩＩＸ９０％程度にな
る帯域での分光放射率１ムの大きな放射物質により放射
面を形成するようにすることが１ｉｔｕい、波長２．５
μｍ以上の帯域での放射エネルギー比を９０％程度以上
とするためには、＃！２図から明らかなように、放射面
の温度をｓ００〜６００℃以下に設定すればよい。

しかしながら、従来放射面形成物質として使用されてｉ
る石綿或は石英は前述のように波長５μｍ以下及び８〜
１２μｍの帯域におｉて分光放射率１ムが低いという欠
点があシ、放射物質としては十分なものではなかった。

従って本発明の第一の目的は、珪酸或は珪酸塩化金物を
主成分とする放射物質の上記欠点を解消し、波長２．５
μｍ以上での放射率を向上させるところにある。

一方、やぐらこたつ等に使用される片面放射形の面状と
一タに・あっては反対側の断熱性を良くして熱的−スを
少なくシ、発熱体への入力（電力）をできるだけ多くの
放射エネルギーに変換する必要がある。

第１１図は面状と一夕の基本構造を示す断面図で、図中
線ｐは温度分布を示す、尚、第１１図中、１は発熱体、
２及び３は電気絶縁物、４は放射面、ｓ＃ｉ断熱層、６
は裏板である。今、発熱体１の単位面積当シの発熱量を
ｑ・とすると、ｑ・は放射Ｉｉ４及び裏板６からの放熱
量ｑｌとｑｌとの和になる。また放射面４かもの放熱量
９１は輻射熱量（ｂｒと対流による放熱量魁。との和に
なる。平板の自然対流による熱伝達率島。拡次式で表わ
される。

・。＝Ｃ（１・−１″）°°″“αＩＪ”０）−・・・
・・−・（８）また平板の輻射による熱伝達率ａｙａ次
式で表わされる。

（ｓ）　＊　（９）式において、Ｃは定数で垂直平板の
と１１１゜ｓ　ｂ　（Ｗ／、？”０　）　、水平平板下
面のと亀α５８　〔”’／ｍ”　”０　）である、ｔた
、２１４＊＠＠ａ平板の温度、”ａｅｓ８は室温で夫々
大文字が給体温度〔＠ｋ〕、小文学がセ氏温度（’０）
を表わす、Ｘは垂直平板のと亀の高さ幅、水平平板のと
きの水平幅を表わす、平板表面と家内空気との間の熱抵
抗ｒ、は次式で表わされる。

、　、。＋ａｙ　　（ｉ”％〕・・・−・・・・−・・
・・・・・帥次に絶縁物２．３及び断熱層５等の熱伝導
にぶる熱抵抗ｒ自社次式で表わされる。

ｒｓ、′土　〔ｉ″％〕・・・−・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・Ｑυここでｄは絶縁物２　、
５．断熱層５等の厚さ、ｂはその熱伝導率を示す。

上記（８）〜（ロ）式を用いて、発熱体１と放射面４及
び裏板６との間の熱抵抗　’１＊’ｌｌｓ並びに放射面
４及び裏板６と室内空気との間の熱抵抗’ａｌｔ’□を
算出することができる＃　’ｔ　”　ｒＢｌ　十１ｇ□
、ｒＲ−ｒＭｇ”＃！とすると、前記Ｑｔ−９ｇは次の
式で表わされる。

ｒｌ ｑｌ”ｒ十ｒ！Ｑｅ　、　ｑ、　ｗｘ　Ｗ　ｑ、　°°
−＊＋１＋＋ＯＪｉた面状８−夕０熱伝達効率η−？　
　とすると・ηはｒｌを小さく、ｒｌを大過くすれば良
い。

’ａｔは（至）式から明らかなように’（ｌ　ｅ　”ｒ
によｐ決ま）、１゜は表面温度と幅寸法により決定され
るのて、一定値となる。またａｒＵ放射率Ｃにより決ま
るが、これ社最大１であるから、ｒｌを小さくするため
には％’ｌｌを小さくすることが必要である。陶様にｔ
２につ−ても、ｒａ！は＆　ｏ　ｓ畠、ニヨ）決ま多、
”ｒはＳによ）決定されるので、これをＯにすれｅｆ　
ａｒ　−０にでき、ｒ諺を大きくできる。しかし裏板６
を構成する現実の材料では鰻大でも　ｆ　ａ−ａ＠　ま
でで限度があシ、ｒ雪を大きくするためにはＩｌｌを大
暑（する必要がある。

尚、ｒｌｌｍは断熱層５の熱伝導率す、　を小さくし、
厚さｄ８を大暑（すればよいが、ｂｌは材質的に決まる
定数で、ある程度の耐熱性のあるものです。

の小さな物質は現実には存在しない、尚、一般にｒ　Ｈ
＞　ｒ　ａｍ　となるので、’ｌ　はｄ、に比例すると
考えて％良い、従って、ｒ冨を大暑くするために蝶、断
熱層５の厚さを厚くする他３ｈ、　しかし断熱層５の厚
１ｄ、を厚（したので杜、面状と一！全体の厚さが厚く
なってしまい実用的でな−。

また熱審量も増大し、温度の立上ｐ度金が悪くなってし
まう。

そこで’Ｉｌ＊　　ｒｓｍ（ｒｓ　）をどのよう１に値
に設定すればよｉかを考察する。前記韓式よ）、１ｍ ダ寓 ｒａｔ＋ｒｌ、＋ｒ重 従って、ユＬ−工（−！−！！−＋１）由・・・明・・
（至）ｒ＆１　　１−η　　ｒａｔ 示す。この第１２図は、ｊｓｔが大きくなると、同じη
を維持するにはＬπに比例してｒｌ即ち断熱層５の厚さ
ｄ、を増加させねばならないことを示している１例えば
”　Ｖｒ　＠１■ａ５であると、　　　、ｒｌＡ、１；
α３のものに比べて断熱層の厚さを約２０％増加させね
ばならなくなる。ちなみに特開昭４９−１１４１３１号
公報に示された面状と一タの放射面は、石綿スＶ−）で
形成されているが、その厚さは３〜５１１１と厚ｉため
ｒｓｔひいてはｒｌｌｈａｔ（α５程度になる）が大き
くな）、断熱層の断熱効果を減少させてしまう。この点
を考慮して断熱層の効蝉を盲部ならしめるためには、”
１／ｒ　＠１　ａ　Ｊ’Ｓ　’７５以下に設定すること
が好ましい。

従って、本発明の第二の目的は、断熱層がその効果を十
分に発揮して発熱体への入力をより多くの放射エネμギ
ーに変換できて高い熱伝達効率を得ることがで自るよう
にするとζろにある。

一方、横軸に”４ａｔ　Ｉ縦軸にηを取った第１３す、
この第１ｓ図から明らかなように、’ｍ従って前述の゛
ようにこのｒ雪が比例関係を示すｄ、を大暑（して％’
４＊　＝２Ｑ以上では＊ｄＭの増加率に比べてηの向上
率がきわめて悪＜ｓ’ｚの増加紘効果の無いことが理解
で龜る。ｔたｑｍ社面状に−Ｊにとっては全くの熱リス
と考えられる九め一般の面状と一！ではダ≧９０１％と
することがｉｌ−＊Ｌ−が、ヤぐらこえりにか一″ては
ふとんが掛けられるので、その保温効果を勘案すると、
η≧８０％でも熱経済性からいって問題はなく、仁の点
をも併せ考慮すると、第１ｓ図から’Ｍ／ｒ　＠１　ｗ
ａ、　５〜２０１１度に設定することが望ましい。

而して、第１４図乃至第１８図は本発明に係る中ぐらこ
九りを示すもので１図中、１１は四角い格子枠形に構成
された天板で、これ線画隅角部に取付は九脚１２によっ
て支持される。１３は天板１１の下面に取付けられた面
状に−Ｊで、これは次のように構成されている。即ち、
１４乃至１６拡第１乃至ｔ１ｇＢの面状発無体で、これ
らは電気絶縁物たる二枚の集成マイ力板１７．１８間に
埋め込まれて一体化されている。集成！イカ板１７゜１
８はマイカ粉をシリーンフニスで固めて、プレスによる
加圧状態のもとて加熱乾燥して製造されるが、発熱体１
４乃至１６線この集成マイカ板１７．１８の製造過程に
お−て完全に乾燥する前段階で両マイカ板１’７　、１
８間に挾み込んで加熱プレスするため、両マイカ板ｔ　
７　、１８と完全に密着して一体化されてお夛、寮使用
時に発熱体１４乃至１６が発熱して全体が反るようなこ
とがあってもその密着状態を維持する。また各発熱体１
４乃至１６は数十μの極薄のステンレス板をエツチング
或はプレスの打抜き等することにより製作されたもので
、＃ｇ１及び＃５２の発熱体１４．１５は直列に接続さ
れて第３の発熱体１６と共に電源に対し並列に結線され
る。そして、第３の発熱体１６或祉第１．第２の両発熱
体１４．１５に通電する状態及び全ての発熱体１４乃至
１６に通電する状態を切換スイッチによ）選択すること
によ〉、加熱の強弱切換えがで龜るように構成されて１
％Ａる。

以上のように構ｗＬ堪れた発熱体１４乃至１４Ｆｉ函状
に−ｉの外枠１９０片側に配設固定されてお）、外側に
゛位置する集成！イカ板１７の表面には、放射＠２０が
形成されている。外枠１９の残る片側には裏板２ｌ−Ｉ
ＩＸ鋏ＩＩＩされてお都、この裏板２１と集成マイカ板
１Ｂとの間に紘空気層よ）−＆る断熱層２２）６ｍ形成
されて−る。ｔた外枠１９の内周部には七テミツタツア
イパー７干μトよ）１！にる断熱材２ｓが配設されてお
）、この断熱材２ｓの内側には断熱層２２内を表裏方向
に複数量に区分するアＡ／ミ＠２ａが配設されている。

尚、２５は保護ガードである。

本発明者は、放射物質の放射率改普に尚）、金属酸化物
嬬一般に赤外域にかｉで分光放射率が良いことに着目し
た０例えば酸化ターム（”　”ｘ　Ｏｓ　）＊酸化チタ
ン（’ｒｉｏ、）、酸化ｖμスニナム（！１ｉｒｏ、）
。

酸化アμＲ（ム１ｗｏｓ）と酸化チタン（ＴｌＯ，）と
の混合物の夫々について分光放射率を第１９図乃至第２
２図に示した。尚、第１９図乃至第２２図は横軸に波畏
を取〕、縦軸に放射率を取って示す。

この第１９図乃至第２２図によれば、各金属酸化物は、
２．５〜約１２μｍにおｉて高−分光放射率を有してい
ることが分かる。そして、本発明者は、と記の各金属酸
化物の他Ｊ酸化スパμ）（ＣＧｍｍ４・Ｃ０１０ｓ）、
二酸化マンガン（Ｍｎ０２）、酸化ニツシμ（Ｎｉ黛Ｏ
ｓ）、酸化鉄（１’＠ａｏａ）等の金属酸化物を二種以
上約１０００℃以上でか焼して複合酸化物”ＹＯａ　５
ＣハＹ　（Ｘ　Ｙ　）　Ｏａ　トｆ　４　ト、５〜２５
μｍの分光放射率が更に良いことを併せて究明した。尚
、Ｘ、Ｙは金属元素である。

そこで本発明者は、前記放射面２０を形成する放射物質
として以下述べる成分よりなる三種の物質を用いた。尚
、頁分率紘−ずれも重量％である。

（１）　　絡１の放射物質 Ｖリコーンワエス６０％、金属酸化物５０％。

ｉｔｖ夕１０％。

上記Ｆ９：ｌ−ンフェスは珪酸塩化合物に相当し、Ｖ賞
等すン結合−８ｉ−０−８！−０−からなっている★た
上記金属酸化物社金属酸化物える二酸化マンガン、酸化
タローム、酸化鉄を約１２００℃でか焼し、夜会酸化物
（Ｍｕ、ｒｅ）（Ｏｒ、ｒｅ）１０４としたものである
。更にｐｗ夕は珪酸樵鉱物の一種で放射面を荒し放射効
果を向上させる丸めのものである。

（ＩｆＪ　　絡２の放射物質 珪酸す）！Ｊ？Ａ（ＮａｌＯ，８ム０．）４０％、金属
酸化物！Ｓｏ％、珪酸樵化合物３０％。

上記金属酸化物は第１の放射物質のそれと同様のもので
ある。

ｙｂ＊ｓの放射物質 珪石４０％、はう砂２０％、酸化チＩン２０％、その４
２０％。

上記成分のもの嬬珪酸５０％、酸化チタン２０％を含む
一種のはうるうである。

以上の嬉１乃ｊＩｔｓの放射物質の分光放射率１λを第
２Ｓ図乃至第２６図に示す、第２３図乃至第２５図から
明らかなように、前記しえような第１乃至嬉５の放射物
質によれば、従来の放射物質の欠点、即ち波長５μｍ以
Ｆ及び８〜１２μｍの帯域においてελが著るしく低い
という欠点を解消して、波長２５〜５μｍ及び８〜１２
μｍにおｉでりを約８０％以上になすことができ、その
結果、波長Ｌ５μｍ以上においてｇムを高い値に略−走
化でき、波長２．５μ−以上での放射面２０の放射率１
を向上させることができる。

従って、人体及びその着衣に吸収され易い波長１５μｍ
以上の帯域ての放射エネμギー比が９０％程度以上とな
るようにナベ（、放射面２０の温度を５００〜６００℃
以下例えば２２０°Ｃに設定する。すると第１図から明
らかなように黒体の放射エネμギーの９０％は１５〜２
５μｍの間に存するようになり、この帯域での放射面２
０の分光放射率１λひｉでは放射率εそのものが大き（
なｐ１放射面２０からの放射エネμギーは従来の石綿を
用ｉたものに比べて大きくなる。しか４その放射スペタ
）μは人体及びその着衣の吸収スベク）μに一致するか
ら、放射エネμギーは人体及び着衣に効率良く吸収され
採暖効率が向上する。

ｔた一般゛にやぐらζたりは床上に敷かれたζたり用マ
ツ）（繊維織物）の上に置かれる九め、マツＦの熱吸収
が廉（なる、このため、１１１−消費電力の赤外線ラン
プに比べてマツＦの温度嬬約１０℃上昇し、また放射、
面？！）かもの放射エネルギーは主として下方に放射さ
れるため、ζたりを覆うふとんを透過して途げる熱が少
なくなって、垂直６１１度分布はマットから放射１１２
０部分まで略絢−となｐ、更にζたり内の平均温度も上
昇し採暖効果が一層艮（なる、これらのこと嬬第２６＠
の実験結果に示されている。この第２６図社横軸に温度
を、縦軸にマットからの高さを取って示し、実線は本発
明に係る面状と−Ｉを用％Ａたものを表わし、破線は従
来の赤外線ランプのものを表わす。

一方、マイ力板１８社厚さｄ１＝１闘に設定し、断熱Ｍ
２２の厚さｄ、ｗ＝４Ｑａに設定する。マイカ板１Ｂの
熱伝導率ｂ　１　ｍ　ａ　５　（”／ｌｌ’ｃ　）で、
断熱層２２の熱伝導率す２諺αｏ　６２　（’／ｓｎ”
０　）、また放射向２０（放射物質）の放射率ｇ１−α
９、躾板１８（アμミペイン）を―布する）の放射重り
５−ａＳである。（８）〜（２）式を用ｉで熱抵抗等を
求めると次のようになる。

ｒａｔｘ（ＬＯ５１５，ｒ＠、ｍ（ＬＯＯ２゜ｒ畠ｘ＝
ｌ１１３２．　　　　　　　　ｒ＠　雪　冨　α６４５
　。

′　ｌ″／　　　　　　−（ＬＯ４，ｒ雪／、ａｔ　　
ｍ　　１　５　　　。

１ η”９５．５゜ また電気絶縁物として集成マイカ板でなく、厚さｄｓ　
Ｗｌｍｌｍのアスベスト板を用いると、その熱伝導率ｂ
　１　ｗ　ｏ、　１７　（−一℃）　テｔｂＪｂカｂ％
ｒｌｌ　−α００５　ｍ　’　Ｉ　’／ｒ　　＝ｃＬ’
とナル他は上［：ＭＣ−ｔ”１ ある。

更に厚さｄＢ　＝１ａｍのアスベスト紙を用いると、熱
伝導率ｂＩＲα０５　Ｃ”／−℃）であるから、ｒ１＝
０−０１７２　＊　ｒａｔ／ｒ　ａｓ　！０．！ｉ　Ｓ
　ト＆　ルｅ　”　イミドを用いた場合には、アスペス
を板と同程度の尚、放熱面部分の強度が問題となる場合
に杜、鉄板等に放射“物質をコーティングし、集成′マ
イカ板１７尋の電気絶縁物に重合わせることが考えられ
るが、その際に、鉄板等と電気絶縁物とは羨層ねじ止め
醸して装着させ、その間に空気層ができないようにする
必要がある。

このように放射面２０と発熱体１４乃至１６との間の熱
抵抗ｒｓｔを、放射面２０と空気との間の熱抵抗ｒａｔ
の略１／ｓ　　以下に設定したので、断熱層２２の断熱
効果を有効ならしめ得、より多くの放射エネμギーに変
換できる。しかも断熱層２２偶の熱抵抗ｒｌを放射面２
０と空気との間の熱抵抗ｒａｔの５〜２０倍に設定し九
ので、断熱層１９の厚さをむやみに厚くせずとも十分に
その断熱効果を発揮して高い熱伝達効率１を呈するよう
になる。従って、断熱層２２の厚さをそれ程厚くせずと
も、熱的ｗｊＬを低く抑えて、発熱体１４乃至１６への
入力をより多くの放射エネμギーに変換できる。尚、実
際には裏板２１と天板１１の上にかけられるふとんとの
間の空気層も断熱層として作用するから、ηは実際に嬬
更によくなる。

このように裏板と天板（ふとん）との間の空気層も断熱
層として作用することを考慮すると、面状と−！それ自
身の断熱層の断−性はそれ程厳しくする必要はないと考
えられる。９２７図及び第２８図はこの点を考慮して構
成した面状ヒータを使用せるヤぐらこたつを示すもので
、面状と−タ２６は次のように構成されている。即ち、
２７は鉄タームリボンヒータ線２７＆をマイカ板２７ｂ
に巻装して成る複数個の砧熱体で、これらを電気絶縁物
たる二枚のマイカ板２ｇ、２９間に挾み込んで放射板３
０に押え金Ａ３１を用いて密層状順にねじ止めしている
０以上のように構成され九発熱体２７及び放射板３０は
下面にガード２５を装着した外枠３２内に配設固定され
てｉる。この固定状態において、上側の！イカ板２８と
外枠３２の裏板ｓ８との間には空気層より成る断熱層５
４が形成され、この断熱層３４の中間部には反射板３５
が取付けられている０面状ヒータ２６は以上のように構
成されている。尚、前記面状ヒータ２６下面の放射面に
相当する放射板３０は前述したと同様の放射物質によシ
形成されている。このように構成しても、裏板３３と天
板１１との間の空気層も断熱層として作用するため、断
熱効果の点でそれ程孫色はなく、実用上問題はない。

本発明は以上説明したように、熱源として面状と−タを
用いたので、こたつふとんを直接透過して逃げる熱及び
対流によシ逃げる熱が少なく、しかもこたつ用マットを
敷くことによりこたつ内部の温度分布が均一化され且つ
平均温度も上昇する上に、人体及びその着衣に吸収され
品い波長２．５μｍ以上で放射面の放射率を大きくでき
、その結果、放射面からの放射エネμギーがより多くな
９、しかもその放射スペク）ｐは人体及びその着衣の吸
収スペク）〃に一致するから、採暖効率が向上する。ま
友面状ヒータの上部の断熱層の断熱効果を十分に発揮さ
せることができ、熱的９諷を抑えて、発熱体への入力を
より多くの放射エネμギーに変換できる。

【図面の簡単な説明】

Ｊ１ｇ１図は黒体の放射エネμギー特性図、第２図は黒
体の放射エネμギーの分布特性図、ｔｇ　ｓ　眸ｐ石綿
の放射特性図、ａｇＪ図は石英の放射特性図、第５図及
び第６図は夫々水及び食肉の分光透過特性図、＄７図及
び１ｇ８図は夫々木綿及び羊毛の吸光特性図、＄９図及
び１８１０図は夫々ポリエステμ及びア七テートの分光
透過特性図、第１１図は一般的な面状ヒータの断面図、
第１２図拡熱抵抗関連図、第１！ｉ図は断熱特性図、第
１４図乃至第１８図は零発−明の一寮施ｉ示す夫々やぐ
らこたつの斜視図９部分縦断面図並びに面状と−タの平
面図、破断図、拡大断面図、第１９図乃至第２２凶状金
属酸化物の分光放射特性図、第２３図乃至第２５図は本
発明に係る放射物質の分光放射特性図、第２６図はこた
つ内部の温度分布図、９２７図及び第２８図は本発明の
他の実施例を示すやぐらこたつの部分縦断面図及び面状
と−タの分解斜視図である。 図中、１１ＦｉＸ板、１３Ｆｉ面状と−！、１４乃至１
６は発熱体、１７．１８は集成マイカ板、・２０は放射
面、２２は断熱層、２６は面状ヒータ、２７は発熱体、
２８．２９はマイカ板、５０Ｆｉ放射板（放射面）、５
４は断熱層である。 第２図 黒ａ逼ｒＩＬ（・ｏ）□ １ＰＪ３　　図 渡憂　（μｙｙｌ）−一− 第４図 液長（声（転）−東京電力ａ−耳７ 第５１！１ 波長（μ鴇）→ 第６図 波長（ふｍン→ 第　７　図 第８図 第９図 第１０図 ０ 第１２図　　　　　３ １％１− ＃、　　１３図 ７ｒａ１” 第１４囮 １１ 第　１５　図 １ 互　　　　　　２ｂ 第１９図 第ｚ図 浪炙躯１）０ 第２１図 波長（声鴇）→ 第ｎ図 通長Ｃμｍン→ 第　３図 液長（、ｂ　ｍ　ｌ呻 ！　２４　　図 濃丸にＡり亀Ｊ７−　雰　、示　噌−）。 １１．２６図 ｔａａｙノ ′０ 第２７図 第２８図 ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、脚に支持された天板の下面に面状と一層を取付けて
   構成畜れ、その面状と−Ｉの下面の放射面を珪酸叉社珪
   酸樵化金物を主成分とし、これに分光放射波長帯域１５
   〜５μｍ及び８〜１２７１１１１におｉて高ｉ分光放射
   率を有する金属酸化物等の物質の一種以上を１０重量％
   以上添加してなる放射物質によ）表面の放射面を形成し
   て、尚該放射面の放射率を前記分光放射波長帯域２．５
   〜５μｍ及び８〜１２μ臘におｉで約８０％以上とする
   と共に、放射面からの分光放射エネμギー分布を分光放
   射波長２．５μ鳳以上に約９０％以上−分布させたこと
   を特徴とするやぐらこたつ。 ２、脚に支持されえ天板の下面に面状と−Ｉを取付けて
   構成され、その面状と一層の下面の放射面からの分光放
   射エネμギー分布を分光放射波要約 ２．５μｍ以上＆ｙ９０％以上分布さ′せると共に、前
   記放射面と発熱体間の熱抵抗を放射面と空気との間の熱
   抵抗の略１４　以下にしたことを特徴とするやぐらこた
   つ。