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技術 面状発熱体から放射される電磁波の消去方法およびその面状発熱体

出願人 清川晋
発明者 清川晋廣瀬治男藤原洋記田口健一井上晴雄
出願日 2002年12月4日 (17年6ヶ月経過) 出願番号 2002-352877
公開日 2004年7月2日 (15年11ヶ月経過) 公開番号 2004-186038
状態 特許登録済
技術分野 面発熱体 電気、蓄熱等の区域暖房方式
主要キーワード 長時間人 施工材 対地間静電容量 ハニカム板 一定規模 ミリガウス 電気絶縁シート 発熱回路
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年7月2日)のものです。
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図面 (6)

課題

面状発熱体から放射される電磁波強度を極めて小さい値とする方法およびその面状発熱体を提供する。

解決手段

平行状に配置した給電部3bの間に、シート状の電気抵抗体からなる発熱部分3aを取り付けた2枚の発熱体2−1、2−2を、電気絶縁シート4を介して、それぞれの給電部3bおよび発熱部分3aが互いに相対するように重ね合わせ、相対する前記給電部3bの極性を互に逆にして交流電源(図示せず)に接続して2枚の発熱体2−1、2−2の相対する部分のそれぞれに流れる電流の方向を互いに逆方向として電磁波を消去、即ち、放射される電磁波強度を1/100ミリガウス以下とすることができる。更に面状発熱体の対地静電容量基く漏洩電流による漏洩電流用ブレーカの誤作動を防止できる。

概要

背景

発熱面シート状に形成し、商用交流電源により発熱させて一様な輻射熱放射できるようにした面状発熱体(以下シート状面状発熱体という)が、床暖房ビル窓際冷え込み防止、その他様々な目的で使用されていることは知られている。

概要

面状発熱体から放射される電磁波強度を極めて小さい値とする方法およびその面状発熱体を提供する。平行状に配置した給電部3bの間に、シート状の電気抵抗体からなる発熱部分3aを取り付けた2枚の発熱体2−1、2−2を、電気絶縁シート4を介して、それぞれの給電部3bおよび発熱部分3aが互いに相対するように重ね合わせ、相対する前記給電部3bの極性を互に逆にして交流電源(示せず)に接続して2枚の発熱体2−1、2−2の相対する部分のそれぞれに流れる電流の方向を互いに逆方向として電磁波を消去、即ち、放射される電磁波強度を1/100ミリガウス以下とすることができる。更に面状発熱体の対地静電容量基く漏洩電流による漏洩電流用ブレーカの誤作動を防止できる。

目的

本発明は、 以上の問題に着目してなされたものであり、シート状面状発熱体から放射される電磁波強度を極めて小さい値とすることができる面状発熱体を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
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請求項1

電気抵抗体からなる面状の発熱部分を有する2枚の発熱体を、電気絶縁シートを介して、前記発熱部分が互いに重なり合うように形成し、前記2枚の発熱部分の互いに対応する部位に流れる電流の方向が互いに逆になるように、前記の各発熱体給電部に交流電源を接続し、前記の各発熱体から放射される電磁波強度が実質的にゼロとなるように前記重ね合わせを調整することからなる面状発熱体から放射される電磁波の消去方法

請求項2

発熱部分を面状に形成した1対の発熱体を、電気絶縁体を介して、対応する部分が互いに重なり合うように形成し、前記1対の発熱体が互いに相対する部分のそれぞれに流れる電流の方向を互いに逆とするため、前記各発熱体の対応する給電部の極性を互に逆にして交流電源に接続した面状発熱体。

請求項3

前記発熱部分がシート状の電気抵抗体であり、前記給電部を前記発熱部分に平行状に取り付けた電極である請求項2記載の面状発熱体。

請求項4

前記電気抵抗体が、可撓性の熱可塑性樹脂微粒子状導電体を分散させ、スリット状ノズルから押し出してシート状に加工したものからなる請求項3記載の面状発熱体。

請求項5

前記導電体炭素を使用したことからなる請求項4記載の面状発熱体。

請求項6

前記発熱部分が可撓性または硬質基板上に形成した電気抵抗体箔をエッチングにより形成するか、または前記基板上に印刷により形成した発熱電気回路からなり、前記電流供給部が前記電気回路にリード線を接続する接続部である請求項2記載の面状発熱体。

請求項7

前記発熱体を電気絶縁性の可撓性樹脂シート被覆し、周縁密着させて水密の袋としたものを、2つ重ねることにより、前記可撓性樹脂シートを、前記電気絶縁シートとした請求項2〜6のいずれかに記載された面状発熱体。

請求項8

漏洩電流ブレーカーを取り付けて使用する床暖房用などの面状発熱体において、前記面状発熱体と大地との間に生じる対地静電容量基く漏洩電流による誤作動を防止した請求項2〜7記載の面状発熱体。

技術分野

0001

本発明は、面状発熱体に関し、更に詳細には、面状発熱体を交流電流によって発熱させる際に放射される電磁波を実質的に消去できるようにした面状発熱体に関するものである。

背景技術

0002

発熱面シート状に形成し、商用交流電源により発熱させて一様な輻射熱を放射できるようにした面状発熱体(以下シート状面状発熱体という)が、床暖房ビル窓際冷え込み防止、その他様々な目的で使用されていることは知られている。

0003

ところで科学技術の発展に伴い、地球上には様々な人工的電磁波が充満するようになり、人類への影響が懸念されるようになっている。例えばサンデー毎日(2002年11月15日号)には、長時間浴びる電磁波強度を2ミリガウス(0. 2マイクロテスラ)以下とすべきとする主張があることを報じている。

0004

その点、前記シート状面状発熱体その他の暖房用面状発熱体から放射される電磁波強度は極めて微弱であるが、長時間人体に近いところで使用する器具であることから、これらの発熱体から放射される電磁波強度を可及的に低下させることが望ましいと考えられる。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明は、 以上の問題に着目してなされたものであり、シート状面状発熱体から放射される電磁波強度を極めて小さい値とすることができる面状発熱体を提供することを目的としている。

0006

上記目的を達成するための面状発熱体から放射される電磁波の消去方法は、電気抵抗体からなる面状の発熱部分を有する2枚の発熱体を、電気絶縁シートを介して、前記発熱部分が互いに重なり合うように形成し、前記2枚の発熱部分の互いに対応する部位に流れる電流の方向が互いに逆になるように、前記の各発熱体給電部に交流電源を接続し、前記の各発熱体から放射される電磁波強度が実質的にゼロとなるように前記重ね合わせを調整するものである。

0007

商用交流電源の使用する周波数である50〜60サイクルの交流電流から放射される電磁波の波長はきわめて長くなる。したがって、互いに相対して合わせた電極およびシート状の発熱体の間の距離から生じる電磁波の位相のずれは無視できるほど小さくなる。したがって、同じ仕様の面状の発熱体を互いに重ね合わせ、それぞれに流れる電流の方向を逆とすることにより、相対する電極及び発熱面から放射される逆位相の電磁波が互いに相殺させることができる。しかしながら単に重ね合わせるだけでは十分でなく、電磁波強度計で実際に放射される電磁波強度を確認しながら重ね合わせを行う必要が認められる。

0008

また上記目的を達成するための本発明の面状発熱体は、発熱部分を面状に形成した1対の発熱体を、電気絶縁体を介して、対応する部分が互いに重なり合うように形成し、前記1対の発熱体が互いに相対する部分のそれぞれに流れる電流の方向を互いに逆とするため、前記各発熱体の対応する給電部の極性を互に逆にして交流電源に接続したものである。

0009

前記発熱部分がシート状の電気抵抗体である場合としては、シート状にした金属抵抗体であってもよいが、例えば可撓性の熱可塑性樹脂微粒子状導電体を分散させ、スリット状ノズルから押し出してシート状に加工したものとすることができ、前記導電体としては、長期間変質しない安価なものとしては炭素を挙げることができる。

0010

前記シート状の発熱体は、本出願人が特願2001− 104169号などとして特許出願した方法を用いて製造した発熱体(埼玉県のミサト株式会社製造の「プラヒート」)は、電気抵抗が正の温度係数、例えば常温を挟んで温度を0℃から50℃上昇させたときの抵抗値を2倍とすることができる。したがって、温度上昇すると抵抗値が上昇し発熱量を減少させることができるので、本発明の実施に有利に適用することができる。

0011

前記発熱部分が可撓性または硬質基板上に形成した電気抵抗体箔をエッチングにより形成するか、または前記基板上に印刷により形成した発熱用電気回路からなり、前記電流供給部が前記電気回路にリード線を接続いする接続部によって実施することができる。以上のエッチングまたは印刷タイプの面状発熱体の用途としては、例えば便座暖房家庭流し台ガス台などの床に置く比較的小型のホットパネル自動車の窓などに取り付ける結露防止用発熱体などを挙げることができる。

0012

本発明の面状発熱体は、発熱体は周囲を絶縁体で保護することが好ましい。したがって、前記発熱体を電気絶縁性の可撓性樹脂シート被覆し、周縁密着させて水密性の袋としたものを、2つ重ねることにより、前記可撓性樹脂シートを、前記電気絶縁シートとして作用させることができる。

0013

電磁波消去面状発熱体の作用として次の現象が観察されている。即ち、消費電力の大きくなる床暖房用面状発熱体には、電気工事基準内線規定に基づく漏洩電流用のブレーカーを取り付けることになっている。ところで面状発熱体を設置すると大地との間に一定の静電容量(以下対地静電容量という)が生じ、面状発熱体を使用すると、一種の漏洩電流が流れ、面状発熱体などの設備が正常であっても漏電ブレ−カーが作動することがある。ところが面状発熱体から発生する電磁波を消去すると、上記誤作動が防止ないし抑制される作用が観察された。

課題を解決するための手段

0014

即ち、漏洩電流用ブレーカーを取り付けて使用する床暖房用などの面状発熱体において、前記面状発熱体と大地との間に生じる対地静電容量に基く漏洩電流による誤作動を防止する目的に本発明を適用することができる。

0015

以下添付の図面を参照する一実施の形態を示し、本発明の面状発熱体を具体的に説明する。

0016

図2〜3に示す第1実施の形態の面状発熱体1は、シート状の発熱体2(図1に一部を拡大して示す)を上側(符号2−1で示す)と、下側(符号2−2で示し、これらを総称するときは発熱体2で示す)とを上下に配置したものである。発熱体2は、炭素粉末ポリエチレなどに分散させた発熱部分3aを、幅方向両端付近平織銅線電極からなる給電部3bを埋め込んだ形状(図3参照)をしている。

0017

そして発熱体2を、表面にアルミニウム箔(図示せず)を貼り付けたPETシート4で覆い、周縁部4aを融着して全体を袋状6にして水密にしたものである。なお使用した前記アルミニウム箔は、PETシート4の表面強度増し耐水性を増強させるための薄いものであり、実質的電磁波遮蔽能力は無いものを使用している。

0018

図3に示すように、発熱体2の長手方向端部には、発熱用電力を供給するリード線5(図3電線のみ図示)を給電部3bに接続している。この部分の給電部3bは樹脂部分を除去して露出させたものである。以上のように同じ仕様で作った発熱体4を重ねることにより発熱部分3a及び電極部分3bを互いに上下に正確に重ね合わせることができる。

0019

なお第1実施の形態の場合、リード線5の取り出し位置を発熱体2の幅方向の一方に寄せ、一方の発熱体2−1を他方の発熱体2−2に対して裏返しに重ねることにより2組のリード線5が重ならないようにした。別な方法として、2枚の発熱体2それぞれに対し、リード線5の引き出し方向を発熱体2の長手方向に対し反対側とするなど適宜選択できる。

0020

第1実施の形態の面状発熱体1の電磁波消去方法を説明する前に、発熱体2の製法を説明する。発熱体2は、融解ポリエチレンに所定量の炭素微粒子混入した原料組成物を、平織銅線からなる給電部3bを2本並行に繰り出すように配置し、その表・裏両側から同時にシート状発熱部分3aをスリット状ノズル(図示せず)から押し出し、固化する前に2枚のシートの両外側からローラーにより給電部3b側に押し付け1枚のシートにしたものを使用した。その際前記ローラーにより、図1〜3に示すように電極3に重なる部分の樹脂厚みを十分にして、2本の電極3の間のシート部分の電気抵抗を所定値とし、且つ前記2枚のシートを十分に融着させるために、厚み調整を行うようにした。

0021

得られた長尺シート状発熱体所定長さに切り分け、一方の端部の樹脂層を除去して給電部3bを所定長さ露出させ、リード線5をかしめなどにより接続した。その際、リード線引出し部を一方に寄せて発熱体2−1、2−2とした。

0022

第1実施の形態の面状発熱体1の発熱体2−1、2−2はいずれも200V、50または60サイクルの商用交流電源を使用し、発熱体の全幅が450mmで、いずれも電極3の長さ1m当りの消費電力を50W/m、面状発熱体1として100W/mとなるように設計した。
電磁波強度測定用発熱体試料の調整〕
以上の面状発熱体1を使用し、電磁波を消去させる方法について説明する。表面にアルミニウム箔を貼ったPETシート4製の袋6に入れて水密とした発熱体2−1および2−2を重ね合わせ、発熱体2−1および2−2の発熱面に流れる電流I−1およびI−2(いずれも図3)がそれぞれ反対方向に流れるように商用交流電源(図示せず)に接続した。

0023

したがって、発熱体2−1および2−2の互いに対応する各位置で発生する電磁波ベクトルは、互いに反対方向(即ち位相が逆)で強度が同じとすることができる。商用電源で発生する電磁波は、波長が極めて長いため、前記対応する位置で発生する電磁波の位置の違いによる位相のずれはきわめて小さいものになるので、互いに打ち消し合うため、放射された電磁波を実質的に消去できる。

0024

即ち上側の袋6の上(発熱体2−1)に置いた電磁波強度計の位置を移動させながら、いずれの位置についても電磁波強度が実質的にゼロとなるように発熱体2−1(上側に置いた発熱体)の位置を調整することによって電磁波を消去することができる。
〔電磁波強度測定〕
電磁波発生状況の測定は、米国のラジエーションテクノロジーInc.製携帯型電磁環境測定器「トレーサーモデルMR1105」、最大測定可能強度100ガウス、最小測定可能強度1/100ミリガウスをデジタル値で表示する測定器を使用した。

0025

測定は、発熱体上に測定器を置き測定しながら引き上げたり、位置を変えるなどして測定したところ0.00〜0.04ミリガウスの範囲とすることができ、十分な安全性を確保できることを示した。

0026

第1実施の形態の面状発熱体1を床暖房用として取り付ける際に電磁波消去要領を説明する。一般的例としてコンクリート下地を例にすると、平坦性、水平性が十分でない場合には、モルタルなどにより調整した後、断熱材を配置し、その上に面状発熱体を構成する2枚の発熱体2−1、2−2、温度センサ配線など必要部材を配置し、上記手順に従って電磁波強度測定値が実質ゼロとなるように上側発熱体2−1を移動させ、電磁波消去調整が終了した時点で、例えば10cm角のワイヤーメッシュで抑えて2枚の発熱体2−1、2−2の位置ずれを防止し、モルタルを流して全体を固定し、その上に床材を取り付けるようにする。

0027

なお上記施工方法に、前記ミサト株式会社製プラヒートによる暖房床施工法を援用することができる。この場合、前記断熱材として開発された耐熱性樹脂製ハニカム板を使用するなど、同社の施工法および施工材を用いることができる。

0028

以上説明の図1〜3に示した面状発熱体1は、暖房用など、施工時に組み付ける際に電磁波の消去を行うものであったが、図4に示す第2の実施の形態による面状発熱体1は、工場において組み付けるようにしたものである。即ち、発熱体2−1および2−2をPET製絶縁シート7を介して互いに重ね合わせ、その外側両面に、アルミニウム箔を表面に貼り付けたPETシート4で覆い、周縁部4aを、絶縁シート7も一緒に融着させ、中央に仕切りのある袋6としたものである。この場合も電磁波を消去するためには、電磁波強度計により測定しながら重ね合わせ、好ましくは位置ずれしないように接着などにより互いを固定するようにする。

0029

使用に当たっては、通常、100Vまたは200V、50または60サイクルの商用交流電源を接続し、別にサーミスタ型温度センサなどを使用した温度コントローラによって温度制御装置を取り付けるようにした。

0030

図5に示す第3の実施の形態による面状発熱体1は、ガラスなど硬質の(当然目的に応じ例えばPETなどの合成樹脂またはFRPなど、可撓性の基板も使用し得る)の基板8にアルミニウム、銅などの金属箔(例えば厚さ10μm)を表裏両面に貼り付けたものを、表裏の発熱回路が互いに重なるようにエッチングした発熱部分3aと、両端部にリード線(図示せず)を接続するターミナルから成る給電部3bとからなる上側発熱体2−1および下側発熱体2−2を形成したものである。なお前期エッチングの代わりに印刷により発熱回路を形成してもよい。

0031

したがって、第3の実施の形態においては、基板8が2つの発熱部分3aを絶縁する電気絶縁シートを構成する。また前記ターミナルから成る2組の給電部3bは、通常使用される他の接続手段により行うことができる。

0032

以上のように構成した面状発熱体1も、前記と同様にして電磁波の放射を実質的に消去することができる。なお、この実施の形態のおいても、表裏の発熱回路の形成には、電磁波消去効果の確認をしながら形成すべきことは前記各実施の形態と同様である。以上に示した第3実施の形態は、流し台の前に置くホットプレートなど、3×6板程度までの比較的小型の各種面状発熱体に適用でき、目的に応じて各種の回路パターンによっても同様の電磁波消去効果が得られることは容易に理解されよう。

発明を実施するための最良の形態

0033

以上に示した各実施の形態は、いずれも本発明を具体的に説明するためのものであり、これにより本発明を限定的に解釈することはできない。

発明の効果

0034

以上説明したとおり本発明の面状発熱体は、同様に製作したシート状面状発熱体を、2枚重ね合わせ、電流がそれぞれに逆方向に流れるように電源に接続したので、放射される電磁波強度を容易に1/100ミリガウス以下に低減させることが可能となり、人体に対して安全な面状発熱体を提供することができる。

図面の簡単な説明

0035

また面状発熱体を設置すると一定の対地間静電容量が生じる。床暖房用など一定規模以上の面状発熱体を交流電源により発熱させると、対地静電容量に基く一種の漏洩電流が流れるが、本発明はこの電流を抑制する効果が認められた。

図1
本発明の第1の実施の形態による面状発熱体を構成するシート状発熱体の構造を、電極と交差する断面で示した説明図である。
図2
図1のシート状発熱体を2枚重ねて構成した本発明の第1の実施の形態の面状発熱体を、電極と交差する断面で示した説明図である。
図3
図2に示す面状発熱体の構成を理解し易くするため、2枚のシート状発熱体を互いに引き離し、且つ一部を破断して示した斜視図である。
図4
本発明の第2の実施の形態による面状発熱体の構造を、電極と交差する断面で示した説明図である。
図5
エッチングにより形成した発熱回路により実施した本発明の第3の実施の形態の面状発熱体の構成を、2枚の配線基板を引き離して示した斜視図である。
【符号の説明】
1 面状発熱体
2発熱体
2−1 上側発熱体
2−2 下側発熱体
3a発熱部分
3b給電部
4電気絶縁シート
6 電気絶縁シート4製袋

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