(57)【要約】  熱ムラが少なく、熱拡散性が高く、ヒータとして極めて有効で、人体に良い温熱機器を実現することができる遠赤外線輻射シートを提供する。平面状に形成され、遠赤外線を輻射する遠赤外線輻射シート（１）であって、基本材および炭素繊維を混抄して形成された発熱型混抄紙（２０）と、発熱型混抄紙（２０）に設けられた電極（２１）と、発熱型混抄紙（２０）に積層され、基本材および高熱伝導性を有する炭素繊維または黒鉛を混抄して形成された熱拡散型混抄紙（１０）と、発熱型混抄紙（２０）および熱拡散型混抄紙（１０）に積層されたプリプレグ（１１，２２）およびＰＥＴフィルム（２３）と、を備え、電極（２１）に通電することによって遠赤外線を輻射する。
2019030940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状に形成され、遠赤外線を輻射する遠赤外線輻射シートであって、  基本材および炭素繊維を混抄して形成された発熱型混抄紙と、  前記発熱型混抄紙に設けられた電極と、  前記発熱型混抄紙に積層され、遠赤外線を吸収し、熱拡散機能を有する熱拡散シートと、  前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートに積層された有機化合物層と、を備え、  前記電極に通電することによって遠赤外線を輻射することを特徴とする遠赤外線輻射シート。
【請求項２】
前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートは、複数の前記有機化合物層でそれぞれ挟持されるようにパッキングされ、前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートは、相互に絶縁されていることを特徴とする請求項１記載の遠赤外線輻射シート。
【請求項３】
遠赤外線を用いる床暖房システムであって、  基本材および炭素繊維を混抄して形成された発熱型混抄紙と、  前記発熱型混抄紙に設けられた電極と、  前記発熱型混抄紙に積層され、遠赤外線を吸収し、熱拡散機能を有する熱拡散シートと、  前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートに積層された有機化合物層と、  温度を検知して前記発熱型混抄紙への通電または非通電を切り替えるサーモスタットと、  温度を検知するセンサと、  前記センサにより検知した温度に応じて前記発熱型混抄紙への通電制御を行なう制御部と、を備え、  前記制御部が、前記電極に通電することによって遠赤外線を輻射することを特徴とする床暖房システム。
【請求項４】
遠赤外線を輻射するドーム型温熱機器であって、  半円筒状に形成され、両端が開口するフレームと、  前記フレームの内面に設けられた請求項１または請求項２記載の遠赤外線輻射シートと、  前記フレームおよび前記遠赤外線輻射シートを被覆するカバー部と、を備えることを特徴とするドーム型温熱機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、平面状に形成され、遠赤外線を輻射する遠赤外線輻射シート並びにこれを用いた床暖房システムおよびドーム型温熱機器に関する。
【背景技術】
【０００２】  熱の伝わり方には、「伝導」、「対流」および「輻射」があるが、従来の暖房に関する技術では、熱の「伝導」または「対流」のいずれかにより熱を伝達しようとする手法が多かった。例えば、エアコンやガスファンヒータから供給される温風や、温水式の床暖房システムにおけるパイプ内の湯は「対流」により熱を伝える。また、例えば、温水やニクロム線から得られる熱を「伝導」させることによって床暖房として機能させる方式もあった。熱源からの熱を拡散させるためには、熱伝導率の優れたアルミニウムや銅をフィルム状にして、それを熱拡散ツールとし、床の裏面に貼り付ける、すなわち、ヒータの最表面に貼り付ける手法が採られていた。【０００３】  一方、熱の「輻射」を用いた暖房技術については、従来から、加熱や暖房を行なうためのヒータとして、炭素繊維を用いた面状発熱体が提案されている。炭素繊維を用いた面状発熱体は、遠赤外線を輻射する発熱体として注目され、遠赤外線輻射シートとして実用化されている。この遠赤外線輻射シートは、パルプなどにチョッピング状の炭素繊維を混抄し、抄紙化したシートに、銅箔や銀ペースト等を使って電極を設け、ガラスエポキシやＰＥＴフィルムなどの絶縁物でパッキングまたは積層することで作成される。このような遠赤外線輻射シートは、導電性を有し、面状に効率良く遠赤外線を輻射するヒータ材として使用されている。【０００４】  例えば、特許文献１には、特定の波長領域の遠赤外線をより高い効率で輻射する遠赤外線輻射シートが開示されている。この遠赤外線輻射シートでは、単なる発熱体としてではなく、遠赤外線輻射材料として、炭素繊維が用いられており、黒色に着色された炭素繊維混抄紙に電極が設けられ、前記炭素繊維混抄紙に有機化合物層が積層された構成が採られている。なお、遠赤外線とは、約４μｍから約１００μｍの範囲の波長を有する赤外線のことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１８１５０６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、従来の遠赤外線輻射シートでは、温度ヒューズ付きのサーモスタットやＰＴＣシステム、またはサーミスタなどを使用して温度制御しているが、同一シート内において１０％〜２０％の温度ムラがあることが分かっている。また、任意の箇所において、放熱を遮断された状態が継続すると、“篭り熱”が発生し、局所的に温度が上昇してしまう。特に、遠赤外線輻射シートは、人の生活空間における床に設置するため、家具などを置いた箇所に“篭り熱”が発生する可能性が高い。【０００７】  このような課題を解決させるためには、熱を拡散させることが必要であるが、「伝導」の方式で用いられているアルミニウムや銅などは、遠赤外線を反射してしまうため、熱拡散ツールとして輻射面の最表面に用いることができない。このような遠赤外線の「輻射」を用いる暖房技術では、効率良く熱を拡散させる手法が提案されておらず、有効な解決策が望まれていた。【０００８】  本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、熱ムラが少なく、熱拡散性が高く、ヒータとして極めて有効で、人体に良い温熱機器を実現することができる遠赤外線輻射シートを提供し、これを用いた床暖房システムおよびドーム型温熱機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  （１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の遠赤外線輻射シートは、平面状に形成され、遠赤外線を輻射する遠赤外線輻射シートであって、基本材および炭素繊維を混抄して形成された発熱型混抄紙と、前記発熱型混抄紙に設けられた電極と、前記発熱型混抄紙に積層され、遠赤外線を吸収し、熱拡散機能を有する熱拡散シートと、前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートに積層された有機化合物層と、を備え、前記電極に通電することによって遠赤外線を輻射することを特徴とする。【００１０】  このように、発熱型混抄紙に対し、遠赤外線を吸収し、熱拡散機能を有する熱拡散シートを積層するので、熱伝導効率を高めることが可能となり、温度ムラを軽減させ、また、放熱を遮断された状態によって起こる局所的な温度の上昇による“篭り熱”の発生を抑制することが可能となる。また、このような熱拡散シートは、熱を拡散させると共に、遠赤外線を吸収して放射する機能も有するため、遠赤外線の輻射を遮ることなく活用すると同時に熱拡散の促進を図ることが可能であり、温度のムラを改善し、局所的な温度上昇を抑制し、また、発熱型混抄紙の輻射面の最表層部に密着させるように積層することが可能となる。本発明に係る遠赤外線輻射シートは、様々な温度域における赤外線の全放射率が高く、また、広い波長帯で高く安定した放射率を有するため、ヒータとして極めて有効である。【００１１】  （２）また、本発明の遠赤外線輻射シートにおいて、前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートは、複数の前記有機化合物層でそれぞれ挟持されるようにパッキングされ、前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートは、相互に絶縁されていることを特徴とする。【００１２】  このように、前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートは、複数の前記有機化合物層でそれぞれ挟持されるようにパッキングされ、前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートは、相互に絶縁されているので、熱伝導性を高めると共に、絶縁性を高めることが可能となる。【００１３】  （３）また、本発明の床暖房システムは、遠赤外線を用いる床暖房システムであって、基本材および炭素繊維を混抄して形成された発熱型混抄紙と、前記発熱型混抄紙に設けられた電極と、前記発熱型混抄紙に積層され、遠赤外線を吸収し、熱拡散機能を有する熱拡散シートと、前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートに積層された有機化合物層と、温度を検知して前記発熱型混抄紙への通電または非通電を切り替えるサーモスタットと、温度を検知するセンサと、前記センサにより検知した温度に応じて前記発熱型混抄紙への通電制御を行なう制御部と、を備え、前記制御部が、前記電極に通電することによって遠赤外線を輻射することを特徴とする。【００１４】  このように、発熱型混抄紙に対し、遠赤外線を吸収し、熱拡散機能を有する熱拡散シートを積層するので、熱伝導効率を高めることが可能となり、温度ムラを軽減させることが可能となる。また、このような熱拡散シートは、熱を拡散させると共に、遠赤外線を吸収して放射する機能も有するため、遠赤外線の輻射を遮ることなく活用すると同時に熱拡散の促進を図ることが可能であり、温度のムラを改善し、局所的な温度上昇を抑制し、また、発熱型混抄紙の輻射面の最表層部に密着させるように積層することが可能となる。本発明に係る遠赤外線輻射シートは、様々な温度域における赤外線の全放射率が高く、また、広い波長帯で高く安定した放射率を有するため、ヒータとして極めて有効である。【００１５】  （４）また、本発明のドーム型温熱機器は、遠赤外線を輻射するドーム型温熱機器であって、半円筒状に形成され、両端が開口するフレームと、前記フレームの内面に設けられた上記（１）または（２）記載の遠赤外線輻射シートと、前記フレームおよび前記遠赤外線輻射シートを被覆するカバー部と、を備えることを特徴とする。【００１６】  この構成により、熱拡散シートが、熱を拡散させると共に、遠赤外線を吸収して放射する機能も有するため、遠赤外線の輻射を遮ることなく活用すると同時に熱拡散の促進を図ることが可能となる。また、発熱型混抄紙の輻射面の最表層部に密着させるように積層することが可能となる。さらに、本発明に係る遠赤外線輻射シートは、様々な温度域における赤外線の全放射率が高く、さらに、人体に最も有効に作用する育成光線と呼ばれている波長帯の放射率が極めて高く、安定しているため、人体に良い温熱機器を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】  本発明によれば、発熱箇所の熱拡散を促し、局所的な温度上昇を抑制することが可能となる。また、熱拡散シートが、熱を拡散させると共に、遠赤外線を吸収して放射する機能も有するため、遠赤外線の輻射を遮ることなく活用すると同時に熱拡散の促進を図ることが可能であり、温度ムラを改善し、発熱型混抄紙の輻射面の最表層部に密着させるように積層することが可能となる。また、様々な温度域における赤外線の全放射率が高く、広い波長帯で高く安定した放射率を有するため、ヒータとして極めて有効である。さらに、高い放射率で安定して育成光線を放射することができるので、人体に良い温熱機器を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本実施形態に係る遠赤外線輻射シートの分解図である。
【図１Ｂ】変形例に係る遠赤外線輻射シートの分解図である。
【図２】本検証に係る装置の概要を示す「実験キッド構造図」である。
【図３】本検証に係る装置の概要を示す「実験キッド平面図」である。
【図４Ａ】従来型の遠赤外線輻射シートと本実施形態に係る黒鉛シート積層型の遠赤外線輻射シートとの遠赤外線放射エネルギー量の測定と比較をするための「カメラ設置部構造図」である。
【図４Ｂ】従来型の遠赤外線輻射シートと本実施形態に係る黒鉛シート積層型の遠赤外線輻射シートとの遠赤外線放射エネルギー量の測定と比較をするための「実験キッド構造図」である。
【図４Ｃ】従来型の遠赤外線輻射シートと本実施形態に係る黒鉛シート積層型の遠赤外線輻射シートとの遠赤外線放射エネルギー量の測定と比較をするための「実験キッド平面図」である。
【図４Ｄ】従来型の遠赤外線輻射シートと本実施形態に係る黒鉛シート積層型の遠赤外線輻射シートとの遠赤外線放射エネルギー量の測定と比較をするための「実験キッド側面図」である。
【図５Ａ】従来型の「黒鉛無しシート」の室温における分光放射率スペクトルの測定結果を示す図である。
【図５Ｂ】本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」の室温における分光放射率スペクトルの測定結果を示す図である。
【図６Ａ】本実施形態に係る床暖房システムの概略構成を示す図である。
【図６Ｂ】本実施形態に係る床暖房システムの概略構成を示す図である。
【図６Ｃ】サーモスタットが設けられた遠赤外線輻射シート１の概略を示す図である。
【図７Ａ】畳式床暖房システムの概要を示す図である。
【図７Ｂ】畳式床暖房システムの分解構成図である。
【図７Ｃ】畳式床暖房システムの分解側面図である。
【図７Ｄ】畳式床暖房システムの分解側面図である。
【図８Ａ】本実施形態に係るドーム型温熱機器の分解図である。
【図８Ｂ】ドーム型温熱機器を、円柱としての軸方向のほぼ中央で切断した場合の断面図である。
【図８Ｃ】ドーム型温熱機器に用いられる遠赤外線輻射シートの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】  本発明者は、遠赤外線輻射シートの特性として、温度ムラがあることと、任意の箇所において、放熱を遮断された状態が継続すると、“篭り熱”が発生し、局所的な温度上昇が発生することに着目し、熱伝導性の高い炭素繊維または黒鉛を混抄した混抄紙を用いることで、温度ムラや“篭り熱”を抑制することができることを見出し、本発明に至った。従来は、高熱伝導性の炭素繊維、または黒鉛を使用した熱拡散シートは、主にヒートシンクなどの放熱用のシートとして利用されてきたが、本発明は、熱拡散シートを発熱型混抄紙の輻射面に積層し、熱拡散ツールとして使用することによって、熱拡散効率の向上を図る。
【００２０】  すなわち、本発明の遠赤外線輻射シートは、平面状に形成され、遠赤外線を輻射する遠赤外線輻射シートであって、基本材および炭素繊維を混抄して形成された発熱型混抄紙と、前記発熱型混抄紙に設けられた電極と、前記発熱型混抄紙に積層され、遠赤外線を吸収し、熱拡散機能を有する熱拡散シートと、前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートに積層された有機化合物層と、を備え、前記電極に通電することによって遠赤外線を輻射することを特徴とする。
【００２１】  これにより、本発明者は、遠赤外線輻射シートの熱伝導効率を高めることを可能とし、温度ムラを改善し、局所的な温度上昇を抑制し、また、発熱型混抄紙の輻射面の最表層部に密着させるように積層することを可能とした。また、様々な温度域における赤外線の全放射率が高く、広い波長帯で高く安定した放射率を実現すると共に、人体に良い温熱機器を実現することを可能とした。以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２２】  図１Ａは、本実施形態に係る遠赤外線輻射シートの分解図である。この遠赤外線輻射シート１では、熱拡散型混抄紙１０が、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さを有するプリプレグ１１と、０．１ｍｍの厚さを有するＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）フィルム２３ａとに挟持される。このプリプレグとは、ガラスクロスや炭素繊維のような繊維状の補強材に、硬化剤、着剤材などの添加物を混合したエポキシなどの熱硬化性樹脂を均等に含浸させて、加熱または乾燥させたプラスチック成形材料のことである。本実施形態では、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さを有するプリプレグ１１を用いたが、本発明は、これに限定されるわけではなく、厚さを適宜変更することが可能である。例えば、プリプレグ１１の熱拡散型混抄紙１０と接触する部分の厚さと、プリプレグ１１のＰＥＴフィルム２３ａと接触する部分の厚さとが均一となるよう、通常のガラスエポキシよりも少し多いエポキシ樹脂を含んだプリプレグを用いることもできる。
【００２３】  次に、本実施形態に係る熱拡散シートとしての熱拡散型混抄紙１０は、炭素繊維を含む基本材に、黒鉛を圧縮製紙することで熱拡散型混抄紙として作製される。なお、本発明は、これに限定されるわけではなく、既存の黒鉛シートやグラファイトシートを用いることができる。すなわち、遠赤外線を吸収し、熱拡散を促す機能を有するシートであれば適用可能である。図１Ａに示すように、本実施形態では、この熱拡散型混抄紙１０は、後述する発熱型混抄紙２０の輻射面に対して、最表層部に位置している。
【００２４】  発熱型混抄紙２０は、図１Ａの紙面に対して両端部に電極２１を有しており、上述したＰＥＴフィルム２３ａと、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さを有するプリプレグ２２によって挟持されている。また、発熱型混抄紙２０は、絶縁および保護のため、最下面に、０．１ｍｍの厚さを有するＰＥＴフィルム２３ｂを有している。
【００２５】  なお、本実施形態では、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さを有するプリプレグ２２を用いたが、本発明は、これに限定されるわけではなく、厚さを適宜変更することが可能である。例えば、プリプレグ２２の発熱型混抄紙２０と接触する部分の厚さと、プリプレグ２２のＰＥＴフィルム２３ａと接触する部分の厚さとが均一となるよう、通常のガラスエポキシよりも少し多いエポキシ樹脂を含んだプリプレグを用いることもできる。また、本実施形態では、熱拡散型混抄紙１０を発熱型混抄紙２０の輻射面に対して、最表層部に設けたが、本発明は、これに限定されるわけではなく、熱拡散型混抄紙１０を発熱型混抄紙２０に対して鉛直下方側に積層させたり、発熱型混抄紙２０を上下から挟むように積層させたりする態様を採ることも可能である。
【００２６】  発熱型混抄紙２０は、例えば、特許第３１８１５０６号明細書に開示されているものを用いることが可能である（本発明はこれに限定されるわけではない）。すなわち、発熱型混抄紙２０は、以下のようにして作成される。和紙の原料となるコウゾ、ミツマタまたはガンピ等の靱皮繊維に水を加えてパルプ液を作り、５ｍｍ程度にカッテングされた炭素繊維をその中に混入し、分散させる。そのパルプ液を抄紙用の網上に流し、ウエットシートを形成する。そのウエットシートを搾水用のロールを用いて機械的に脱水し乾燥させた後、所定の寸法に裁断する。このようにして、厚さ０．１ｍｍ前後の発熱型混抄紙２０が形成される。
【００２７】  次に、発熱型混抄紙２０の対向する二辺に沿って、帯状の銀ペーストまたは銅ペーストを印刷し、銀ペーストまたは銅ペースト上に、銅箔を貼着し、電極２１を形成する。そして、この発熱型混抄紙２０に黒色塗料等の黒色物質を塗布または含浸させることが効果的である。黒色物質としては、例えば、ＣｕＯ（酸化銅）、Ｆｅ３Ｏ４（四三酸化鉄または酸化二鉄）、Ｆｅ３Ｐ（リン化三鉄）、Ｆｅ２ＭｇＯ４（酸化マグネシウム鉄）、Ｆｅ（Ｃ９Ｈ７）２（ビスインデニル鉄）等である。なお、発熱型混抄紙２０に一対の電極２１を取り付ける前に、発熱型混抄紙２０を黒色に着色しても良い。また、発熱型混抄紙２０の製造工程において、パルプ液に黒色顔料等の黒色物質を混入および分散させることにより、黒色の発熱型混抄紙２０を作製しても良い。なお、熱拡散型混抄紙１０と発熱型混抄紙２０との絶縁性は、その間に挟まれるＰＥＴフィルム２３ａによって確保される。
【００２８】  このように、発熱型混抄紙２０に対し、熱拡散型混抄紙１０を積層するので、熱伝導効率を高めることが可能となり、温度ムラを改善し、局所的な温度上昇を抑制することが可能となる。また、このような熱拡散型混抄紙１０は、熱を拡散させると共に、遠赤外線を吸収して放射する機能も有するため、遠赤外線の輻射を遮ることなく活用すると同時に熱拡散の促進を図ることが可能であり、発熱型混抄紙２０の輻射面の最表層部に密着させるように積層することが可能となる。
【００２９】  （変形例）  図１Ｂは、変形例に係る遠赤外線輻射シートの分解図である。この遠赤外線輻射シート１では、熱拡散型混抄紙１０が、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さを有する一組のプリプレグ１１でパッキングされることでガラスエポキシ板化され、熱拡散シート１２が構成されている。
【００３０】  発熱型混抄紙２０は、図１Ｂの紙面に対して両端部に電極２１を有しており、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さを有する一組のプリプレグ２２によってパッキングされ、ガラスエポキシ板化されている。さらに、このガラスエポキシ板化された発熱型混抄紙２０は、絶縁および保護のため、両面から、０．１ｍｍの厚さを有する一組のＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）フィルム２３ａおよび２３ｂによってパッキングされている。
【００３１】  このような構成により、熱拡散型混抄紙１０と発熱型混抄紙２０との絶縁性は、その間に挟まれるＰＥＴフィルム２３ａによって確保される。なお、熱拡散シート１２は、一つのみならず、複数設けても良い。すなわち、一つ以上の熱拡散シート１２を最上位から最下位にいずれかの位置に積層させる態様や、最上位および最下位に積層させる態様を採ることも可能である。
【００３２】  ［黒鉛シートの熱拡散効果および２次元的熱分布の均一化効果における影響に関する検証］  次に、黒鉛シートの熱拡散効果および２次元的熱分布の均一化効果における影響に関する検証について説明する。ここでは、図１Ａに示す遠赤外線輻射シートを用いて検証した。
【００３３】  ［検証期間］  ２０１７年１月２４日〜２０１７年２月１日である。
【００３４】  ［検証目的］  本実施形態に係る発熱型混抄紙に、高熱伝導性の炭素繊維、もしくは黒鉛を使用した熱拡散型混抄紙を、遠赤外線の輻射面に積層させる手段が、熱拡散率を向上させると共に、２次元的な熱分布を均一化させる事に有用であることを、数値により証明する。なお、高熱伝導性を有する炭素繊維や黒鉛を使用したシート（熱拡散型混抄紙）として、グラファイトシートなど数種の選択肢があるが、これらの中で、価格や入手し易さにも考慮し、本検証では、天然黒鉛を圧縮製紙した黒鉛シート（以下「黒鉛シート」と呼称する）を用いた。また、熱拡散率はシートの熱容量により影響を受けるため、「薄手」と「厚手」の２種類の黒鉛シートについて検証した。
【００３５】  ［検証場所］  株式会社ＩＷＣ内、「遠赤王技術センターＩＷＣ第１工場」である。
【００３６】  ［検証概要］  黒鉛シートを積層しない遠赤外線輻射シート（以下、「黒鉛無しシート」と呼称する）及び、黒鉛シートを遠赤外線輻射シートの輻射面に積層したシート（以下、「黒鉛積層型シート」と呼称する）を用いたフローリング床を再現し、接触型デジタル温度計（以下「温度計」と呼称する）を設置する。加温開始し、設定温度に到達した後に温度安定した状態で、両シート上３点の温度を計測し、熱分布の均一状態を比較する。その後、ウレタン系アルミ付き断熱材を用いて、人為的に異常発熱を発生させ、時間の経過毎に異常発熱帯と放熱帯の温度変化を計測することで、黒鉛シートが熱拡散に有用である事を確認する。
【００３７】  ［検証条件］  室温：１５．６℃〜１６．３℃  温度制御センサを有するコントローラ（以下、「コントローラ」と呼称する）の設定温度：５０℃  薄手黒鉛積層型シート：厚さ６５μｍ、熱伝導率（面方向）８０Ｗ／ｍ・Ｋ  厚手黒鉛積層型シート：厚さ１０５μｍ、熱伝導率（面方向）１２０Ｗ／ｍ・Ｋ
【００３８】  ［検証装置］  図２は、本検証に係る装置の概要を示す「実験キッド構造図」であり、図３は、本検証に係る装置の概要を示す「実験キッド平面図」である。  （１）薄手黒鉛積層型シート（80W）上のＡ（放熱帯から20cm離れた箇所）、Ｂ（放熱帯）、Ｃ（異常発熱帯）に温度計を設置する。  （２）厚手黒鉛積層型シート（120W）上のＤ（放熱帯から20cm離れた箇所）、Ｅ（放熱帯）、Ｆ（異常発熱帯）に温度計を設置する。  （３）薄手黒鉛積層型シートの代わりに、黒鉛無しシートを用い、Ａ（放熱帯から20cm離れた箇所）、Ｂ（放熱帯）、Ｃ（異常発熱態）に温度計を設置する。  （４）コントローラを設置し、検証時の制御温度を５０℃にする。
【００３９】  ［検証手順］  以下の（ａ）〜（ｃ）各シートのそれぞれにつき、下記（手順１）〜（手順６）の順にて行なう。  （ａ）黒鉛無しシート  （ｂ）薄手黒鉛積層型シート  （ｃ）厚手黒鉛積層型シート
【００４０】  （手順１）コントローラを５０℃に設定した上で、加温を開始する。  （手順２）コントローラ上の温度が５０℃（ピーク温度）に達した後、温度計の数値を計測することで、上昇温度が安定したことを確認し、その時点での温度から熱ムラ指数を割り出し、２次元的熱分布の均一度を比較する。  （手順３）上記（手順２）にて温度の安定を確認後、ウレタン系アルミ付き断熱材を温度計ＣおよびＦ上に設置することにより、異常発熱を発生させる。  （手順４）異常発熱下での、温度変化を計測し、上記（ａ）黒鉛無しシートの異常発熱帯シート表面温度が９４℃に達する時点を上限とし計測する。  （手順５）温度計設置箇所それぞれにおいて、平常発熱状態下での安定ピーク温度と異常発熱開始から上記（手順４）時点のピーク温度との数値差を割り出し、熱拡散効果を検証する。  （手順６）熱容量が熱拡散率へ与える影響を明らかにするため、黒鉛積層型シートについては、上記（ｂ）薄手黒鉛積層型シート、（ｃ）厚手黒鉛積層型シートのいずれかの異常発熱帯シート表面温度が９４℃に達するまで検証を続行する。ここで、「９４℃」としたのは、接触型デジタル温度計の温度限界が「９５℃」であるため、これに到達しないようにするためである。
【００４１】  ［結果／２次元的熱分布均一化効果に関する結果］  ここでは、黒鉛無しシートおよび黒鉛積層型シート厚手／薄手それぞれにおけるＡ／Ｄ（放熱帯から20cm離れた箇所）、Ｂ／Ｅ（放熱帯）、Ｃ／Ｆ（異常発熱帯）という３地点の平均温度と、それに対する計測点ＡＢＣもしくは計測点ＤＥＦ内での最高温度、最低温度との温度差比較を示す。
【００４２】  （α）平均温度に対する最高温度、最低温度との温度差は、「熱ムラ指数」として表す。  （β）「熱ムラ指数」とは、平均温度に対する最高温度と最低温度それぞれの温度差値をプラス方向・マイナス方向に関係なく足したものである。  （γ）熱ムラ指数値が低いほど熱ムラが小さい（つまり、２次元的熱分布の均一化が成されている）と判断できる。
【００４３】
【表１】
2019030940.tif 000003
【００４４】  上記の表において、熱ムラ指数を比較すると、黒鉛無しシートに対して、薄手・厚手いずれの黒鉛積層型シートも指数が低いことから、黒鉛シートを輻射面に積層させる手段が、２次元的な熱分布を均一化させる効果を有することが明らかとなった。
【００４５】  ［結果／熱拡散率に関する結果］  黒鉛無しシートにおける異常発熱帯シート表面温度が１２０分後に９４℃に達した。また、黒鉛積層型シートにおいては、（ｂ）薄手黒鉛シートが３４０分後に９４℃に達した。以下、平常発熱状態下での安定ピーク温度と異常発熱開始１２０分後の温度差（上昇温度）を示す。
【００４６】
【表２】
2019030940.tif 000004
【００４７】
【表３】
2019030940.tif 000005
【００４８】
【表４】
2019030940.tif 000006
【００４９】
【表５】
2019030940.tif 000007
ここで、「熱拡散指数」とは、異常発熱帯（Ｃ／Ｆ）上昇温度から、放熱帯（Ｂ／Ｅ）上昇温度を減算したもので、熱拡散効果が高いほど数値が低くなる。
【００５０】  この「熱拡散指数」を比較すると、黒鉛無しシートと比べて、黒鉛積層型シート（薄）、黒鉛積層型シート（厚）共に指数値が低いことから、黒鉛シートが熱拡散率を向上させる事が明らかとなった。
【００５１】  次に、黒鉛積層型シート（薄手／厚手）の時間別熱拡散指数推移を示す。ここでは、熱拡散効率における黒鉛シートの有用性を更に明らかにするために、黒鉛積層型シート（薄手）の異常発熱帯シート表面温度が９４℃に到達するまでの所要時間である、異常発熱後３４０分を基準に、黒鉛積層型シート薄手および厚手の時間別熱拡散指数推移を比較した。
【００５２】
【表６】
2019030940.tif 000008
【００５３】  黒鉛無しシートでは、異常発熱１２０分後の熱拡散指数が＋３１．５であるのに対し、黒鉛積層型シートでは、異常発熱後３４０分を経過した時点でも、熱拡散指数＋３０．２（薄手）および＋２４．７（厚手）であった。
【００５４】  このことから、黒鉛シートを積層することが、熱拡散率を向上させる上で有効であり、黒鉛積層型シート（薄手）においては、熱拡散率が劣る黒鉛無しシートと同じ数値（異常発熱帯シート表面温度９４℃／熱拡散指数＋３０．０以上）に至るまでの所要時間を約２．８倍以上に伸ばすことが可能であることが数値として確認された。
【００５５】  ［結論］  以上のように、本実施形態に係る検証結果から、黒鉛シートを遠赤外線輻射シートの輻射面に積層する事が、熱拡散率を向上させると共に、２次元的な熱分布を均一化させ、局所的な温度情報を抑制する事に有用であると結論付けられる。
【００５６】  ［遠赤外線放射エネルギー量の測定と比較］  次に、従来型の「黒鉛無しシート」と本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」について、遠赤外線放射エネルギー量を測定し、両者を比較した。
【００５７】  ［測定日時］  ２０１７年７月７日〜２０１７年７月１４日である。
【００５８】  ［測定場所］  株式会社ＩＷＣ内、「遠赤王技術センターＩＷＣ第１工場」である。
【００５９】  ［測定目的］  従来型の「黒鉛無しシート」と本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」は、遠赤外線の放射エネルギー量にどのような差が有るかを数値として明らかにする。
【００６０】  ［測定の概要］  従来型の「黒鉛無しシート」と本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」を、同条件下に設置した上で加温し、赤外線パワーメータ（TMM-P-10）を用いて、赤外線の放射エネルギー量を測定する。測定の対象とする赤外線の波長帯は７〜１４μｍとする。
【００６１】  ［測定条件］  室温：２５．０℃〜２５．５℃  温度制御センサ設定温度：５０℃  電圧：２００Ｖ（電圧調整器によって変圧）  抵抗値：５２６Ω（各測定対象のシートから抵抗値が同数のものを選択した）
【００６２】  ［測定装置］  図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃおよび図４Ｄは、本測定に用いた装置の詳細を示す図である。図４Ａに示すように、赤外線検出用カメラをカメラ設置台に設置する。このとき、赤外線検出用カメラのレンズ部をカメラ設置台の開口部に差し込んでカメラを設置する。カメラ設置台に赤外線検出用カメラを設置すると、カメラのレンズ面から検出面までの距離は、４５０ｍｍとなっている。なお、カメラ設置台の内部には遠赤外線反射用のアルミニウム箔が貼付されている。
【００６３】  ［遠赤外線パワーメータについて］  図４Ｂ〜図４Ｄに示すように、赤外線検出用カメラには、ＡＣ１００Ｖで駆動する赤外線パワーメータが接続されている。この赤外線パワーメータ（TMM-P-10）は、放射される赤外線エネルギーを３種類の波長帯：Ｆ１（０．７〜３μｍ）、Ｆ２（３〜７μｍ）、Ｆ３（７〜１４μｍ）に分割し、放射エネルギー量を単位面積（Ｗ／ｃｍ２）あたりで測定することが可能な光度計である。今回の測定では、赤外線の中でも遠赤外線波長帯における成長光線とも呼ばれる波長帯Ｆ３（７〜１４μｍ）のみを表示するよう手動で設定した。
【００６４】  ［測定ポイントと温度制御センサ位置について］  本実施形態に係る遠赤外線輻射シートの特性として、同じシート上であっても、場所によって２次元的な温度分布に多少のムラが発生することから、図４Ｂに示すように、測定開始前にサーモグラフィーカメラにて測定対象の両シートを測定し、同温度帯の箇所（直径７０ミリの円状箇所）をそれぞれのシートに設定し、本測定における「測定ポイント」として定めた。また、同様の理由により発生し得る測定時の温度制御条件差をなくすため、温度制御センサを、本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」上の一箇所に設置した。
【００６５】  ［測定手順］  （手順１）図４Ｂに示すように、従来型の「黒鉛無しシート」と本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」を並行して設置する。そして、図４Ｂ〜図４Ｄに示すように、各シートの測定ポイント上に赤外線パワーメータの赤外線検出用カメラを設置する。  （手順２）赤外線パワーメータの設定を「ＦＩＮＤＥＲ」とし、従来型の「黒鉛無しシート」または本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」の測定ポイントに合わせ、メータ数値をゼロになるよう手動で調整する。  （手順３）メータ数値のゼロ調整を行なった後３０分ほど放置し、数値の安定を確認する。放置中に誤差が発生した場合は改めて手動にて調節する。  （手順４）温度制御センサ付きコントローラをＯＮにして加温を開始する。同時に、赤外線パワーメータの設定を「ＭＥＡＳＵＲＥ」に移し測定を開始する。  （手順５）温度制御センサ付きコントローラが設定温度の５０℃に達し、加温が初回ＯＦＦになった後、温度制御センサ付きコントローラにより繰り返される加温ＯＮ時とＯＦＦ時に合わせ、赤外線パワーメータが表示する数値を約６０分間測定する。
【００６６】  ［測定結果］  すべての測定結果の数値から、温度制御センサ付きコントローラの働きにより、加温が初回ＯＦＦとなった後０〜３０分間、３１〜６０分間それぞれの平均値を用いる。単位は全て「×１０−３Ｗ／ｃｍ２」である。【表７】
2019030940.tif 000009
【表８】
2019030940.tif 000010
【００６７】  これらの測定結果の数値から、赤外線の波長帯７〜１４μｍにおける放射エネルギー量は、いずれの時点でも本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」の方が多いことが分かる。時間帯ごとの増加率を割り出すと、次の表の通りとなる。
【００６８】
【表９】
2019030940.tif 000011
【００６９】  ［結論］  本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」を、従来型の「黒鉛無しシート」と比較した場合、赤外線の波長帯７〜１４μｍにおける放射エネルギー量は、１５％以上増えることが明らかとなった。
【００７０】  ［遠赤外線の放射率の測定と比較］  次に、従来型の「黒鉛無しシート」と本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」について、遠赤外線の放射率を測定し、両者を比較した。ここで、黒鉛シートが遠赤外線を吸収する能力は、遠赤外線を放射する能力に対応していることから、“遠赤外線の放射率が高い”ということは、“遠赤外線の吸収率も高い”と言うことができる。ここでは、専門の検査機関（一般財団法人ファインセラミックスセンター）に依頼して、従来型の「黒鉛なしシート」と本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」について、「ＪＩＳ  Ｒ  １６９３−２  ２０１２」に準拠した「ＦＴＩＲによる赤外線放射率測定」を行なった。
【００７１】  ［使用装置］  ＦＴＩＲ装置：「Perkin Elmer製のSystem2000型」を使用した。  積分球：「Labsphere製のRSA-PE-200-ID」であり、球内部は金によりコーティングされている。  積分球入射口径：φ１６ｍｍである。  測定部口径：φ２４ｍｍである。
【００７２】  ［測定条件］  測定領域：３７０〜７８００ｃｍ−１（有効範囲：４００〜６０００ｃｍ−１）である。  積算回数：２００回である。  光源：ＭＩＲ  検出器：ＭＩＲ−ＴＧＳ  分解能：１６ｃｍ−１である。  Ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ：ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  ＫＢｒ  なお、光源から検出器までの光路には、Ｎ２ガスを充満させパージを行なった。
【００７３】  ［具体的測定］  各シートの下にアルミホイルを敷き、室温にて反射スペクトルを測定し、得られたデータより指定された温度「２５℃、４０℃、６０℃、８０℃、１００℃」の全放射率を算出した。
【００７４】  ［測定結果］  次の表は、各温度における全放射率の測定結果を示している。この表によれば、本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」は、各温度における全放射率が、従来型の「黒鉛無しシート」よりも優れていることが分かる。
【００７５】
【表１０】
2019030940.tif 000012
【００７６】  また、図５Ａは従来型の「黒鉛無しシート」の室温における分光放射率スペクトルの測定結果を示し、図５Ｂは本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」の室温における分光放射率スペクトルの測定結果を示している。図５Ａに示すように、従来型の「黒鉛無しシート」は、５μｍ〜１０μｍの波長帯で、「放射率（Intensity）」が８０％〜９７％の間で大きく上下している。１０μｍ〜２０μｍの波長帯では安定して見えるものの、「放射率（Intensity）」は８８％〜９３％の範囲に留まっている。これに対し、本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」は、図５Ｂに示すように、６μｍ〜２５μｍの広い波長帯において安定していると共に、「放射率（Intensity）」が９０％〜９５％と高い値を示している。特に、６μｍ〜１４μｍは、「放射率（Intensity）」が９３％〜９５％と高い値を示しているが、この波長帯の赤外線は、人体に最も有効に作用する育成光線と呼ばれており、本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」が人体にも良いと言える。分光放射率スペクトルの測定においては、これほど広い波長帯で安定的に高い値を示すことは稀であり、本実施形態に係る「黒鉛積層型シート」は非常に優れた赤外線放射特性を有することが分かる。
【００７７】  ［フローリング式床暖房システム］  次に、本実施形態に係る遠赤外線輻射シートを用いたフローリング式床暖房システムについて説明する。図６Ａおよび図６Ｂは、本実施形態に係るフローリング式床暖房システムの概略構成を示す図である。図６Ａは、本実施形態に係るフローリング式床暖房システムを分解した様子を斜め方向から表したものであり、図６Ｂは、本実施形態に係るフローリング式床暖房システムを分解した一部の様子を図６ＡのＰの方向から見た場合の側面図である。この床暖房システム４０では、本実施形態に係る複数の遠赤外線輻射シート１が適用されている。ここでは、各遠赤外線輻射シート１は、縦が２５０ｍｍで、横が９００ｍｍの大きさに形成されている。また、各遠赤外線輻射シート１は、コンパネ４１ａの上で、根太４１ｂおよび捨貼コンパネ４１ｃで囲まれた部分に、マトリックス状に配置されている。各遠赤外線輻射シートは、相互に並列に接続されており、制御部としてのコントローラ４２からの電気的な制御を受けるように構成されている。コンパネ４１ａは、大引き４１ｄおよび根太４１ｅによって支持されている。図６Ｂに示すように、コンパネ４１ａの上面（遠赤外線輻射シート側の面）に、下地を介して各遠赤外線輻射シート１が設けられ、最上位面にフローリング４１ｆが設けられている。
【００７８】  複数の遠赤外線輻射シート１のうち、いずれか一つの遠赤外線輻射シート１（図６Ａでは中央に位置するもの）に、温度センサとしてのサーミスタ４３が設けられている。サーミスタ４３が検知した温度情報は、コントローラ４２に伝送され、温度情報に応じてコントローラ４２が各遠赤外線輻射シート１への通電を制御する。各遠赤外線輻射シート１は、相互に並列に接続されているため、コントローラ４２により、すべての遠赤外線輻射シート１の温度制御を一括して制御することが可能である。このようなサーミスタ４３およびコントローラ４２による一括式の温度制御は、１次的安全装置として機能する。
【００７９】  また、各遠赤外線輻射シート１には、独自のスイッチ機能を有するサーモスタットが設けられている。図６Ｃは、サーモスタットが設けられた遠赤外線輻射シート１の概略を示す図である。サーモスタット４４は、例えば、バイメタル式を採ることができ、温度を検知すると共に、独自に通電または非通電を切り替える機能を有する。図６Ａおよび図６Ｃに示すように、縦が約２５０ｍｍで、横が約９００ｍｍの遠赤外線輻射シートの横幅を３分割した位置に、２つのサーモスタット４４が設置されている。このようにサーモスタット４４が設けられているため、局所的な異常発熱が発生すると各サーモスタット４４がこれを検知し、通電から非通電に切り替える。これにより、独自に異常発熱温度を検知した遠赤外線輻射シート１のみ、電流をＯＦＦにすることが可能となる。
【００８０】  すなわち、床暖房として約３００ｍｍピッチで敷設すると、床全体的に約３００ｍｍ角のマトリックス状にサーモスタット４４が設置されていることになり、これが２次的安全装置として機能する。このシステムにより、任意の箇所で起きた局所的な過発熱は、いずれかのサーモスタット４４に触れることになるため、隙間無く安全装置の管理下にあることになる。また、仮に約３００ｍｍ角よりも小さい領域で局所的な過発熱が生じた場合においても、約３００ｍｍ角の内角で生じた局所的な過発熱は、熱拡散型混抄紙１０の熱拡散効果によって、４角いずれかのサーモスタット４４に感知されるので、事実上、２次的安全装置の隙間が無いことになる。これにより、安全性の高い床暖房システムを提供することが可能となる。
【００８１】  また、図６Ｃに示すように、断熱材として、７〜１２ｍｍの硬質ウレタンフォーム５０の上面にアルミ箔５１を設け、その上にサーモスタット４４が２個設けられた遠赤外線輻射シート１を設置する。このように、遠赤外線輻射シート１の下面側に硬質ウレタンフォーム５０が設けられているため、遠赤外線の輻射熱は床下に洩れることなく、床上に集中させることができる。また、硬質ウレタンフォーム５０の表面にアルミ箔５１が設けられているため、熱拡散が促され、遠赤外線が反射される。遠赤外線の輻射を利用しない方式の他の暖房システムでは、ヒータの最表面にアルミ箔や銅箔を設けることがあるが、本発明では、遠赤外線輻射シート１の輻射面の最表面ではなく、下面側のみにアルミ箔５１を設けることで、遠赤外線を反射させている。その結果、床上に遠赤外線を集中させることができる。
【００８２】  なお、以上のフローリング式床暖房システムの説明では、一例として、「根太」という合板の受け材を使い、根太の上に例えばコンパネ４１ａを載せる「根太工法」を示したが、本発明は、これに限定されるわけではない。根太を使用せず、根太工法よりも相対的に厚さが大きい合板を用いる「根太レス工法(剛床工法)」に本発明を適用することも可能である。
【００８３】  このような床暖房システム４０では、遠赤外線輻射シート１において、発熱型混抄紙２０の遠赤外線輻射面（鉛直上方側）に、熱拡散型混抄紙１０が積層されていることから、発熱箇所の熱拡散を促し、局所的な温度上昇を抑制することが可能となる。また、熱拡散型混抄紙１０が、熱を拡散させると共に、遠赤外線を吸収して放射する機能も有するため、遠赤外線の輻射を遮ることなく活用すると同時に熱拡散の促進を図ることが可能であり、温度ムラを改善し、発熱型混抄紙２０の輻射面の最表層部に密着させるように積層することが可能となる。
【００８４】  ［第１の畳式床暖房システム］  次に、本実施形態に係る遠赤外線輻射シートを用いた畳式床暖房システムについて説明する。図７Ａは、畳式床暖房システムの概要を示す図であり、図７Ｂは、畳式床暖房システムの分解構成図である。ここでは、一般的な畳に代えて畳式床暖房システムを適用する一例を示す。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、畳式床暖房システム５２では、複数の遠赤外線輻射シート１が適用されている。各遠赤外線輻射シート１のサイズや接続は、上述したフローリング式床暖房システムと同様に構成することができる。各遠赤外線輻射シート１は、断熱のための片面ＡＬ硬質ウレタンフォーム６４ａ、６４ｂの上に敷かれている。各遠赤外線輻射シート１は、相互に並列に接続されており、制御部としてのコントローラ５３からの電気的な制御を受けるように構成されている。さらに、片面ＡＬ硬質ウレタンフォーム６４ａ、６４ｂの下には、高さ調整および、断熱材として、押出法ポリスチレンフォームなどの発泡式硬質断熱材６３が敷かれている（なお、硬質で断熱機能があれば、これに限定されない）。この発泡式硬質断熱材６３の下には、構造用合板などによるベニヤまたはコンパネによる下地６２が敷かれており、これらが大引き６０および根太６１によって支持されている。そして、最上位面に畳部として、厚さが約１５ｍｍの薄畳６５が設けられている。
【００８５】  図７Ｃは、図７Ａに示すＰの方向から見た畳式床暖房システム５２の分解側面図である。遠赤外線輻射シート１の下面側には、サーモスタットとしてのバイメタル６６が設けられており、温度を検知すると共に、独自に各遠赤外線輻射シート１に対する通電または非通電を切り替える機能を発揮する。また、ここでは、下地としてコンパネ６２ａが大引き６０および根太６１によって支持されている。図７Ｃに示すように、厚さが３０ｍｍの発泡式硬質断熱材６３、厚さが１０ｍｍの片面ＡＬ硬質ウレタンフォーム６４ｂ、厚さが６ｍｍのバイメタル６６、厚さが０．６ｍｍの遠赤外線輻射シート１、厚さが１５ｍｍ薄畳６５を積層し、バイメタル６６が局所的な厚さとなるためこれを無視すると、厚さの合計は、５５〜５６ｍｍとなる。ＪＩＳ規格では、一般的な畳の厚さは５５〜６０ｍｍであるため、これに代えて畳式床暖房システム５２を適用することが可能である。
【００８６】  ［第２の畳式床暖房システム］  図７Ｄは、いわゆる「施工設置型」の畳式床暖房システムであるが、一般的なフローリングに代えて畳式床暖房システムを適用する一例を示す。図７Ｄに示すように、大引き６０および根太６１によって支持される下地としてコンパネ６２ａに、厚さが７ｍｍの片面ＡＬ硬質ウレタンフォーム６４ｂ、厚さが６ｍｍのバイメタル６６、厚さが０．６ｍｍの遠赤外線輻射シート１、厚さが１５ｍｍの薄畳６５を積層し、バイメタル６６が局所的な厚さとなるためこれを無視すると、厚さの合計は、２２〜２３ｍｍとなる。一般的なフローリングは、厚さが１２ｍｍであり、フローリングに代えて本実施形態に係る畳式床暖房システムを適用すると、厚さは７ｍｍほど大きくなる。この構成により、従前のフローリングに代えて畳式床暖房システムを適用することが可能となる。
【００８７】  なお、以上の第１および第２の畳式床暖房システムの説明では、一例として、「根太」という合板の受け材を使い、根太の上に例えばコンパネ６２ａを載せる「根太工法」を示したが、本発明は、これに限定されるわけではない。根太を使用せず、根太工法よりも相対的に厚さが大きい合板を用いる「根太レス工法(剛床工法)」に本発明を適用することも可能である。
【００８８】  ［ドーム型温熱機器］  図８Ａは、本実施形態に係るドーム型温熱機器の分解図である。このドーム型温熱機器７０は、半円筒状に形成され、両端が開口するフレーム７１の内面に、本実施形態に係る遠赤外線輻射シート７３が設けられている。フレーム７１は、中空の半円筒状であって、円柱としての軸方向の断面形状が円弧上に形成されている。すなわち、外郭として、アルミ、ステンレス、またはスチールなどで製造したメタルのフレーム７１を、表装クロス（外）７５ｂで被覆する。これが外郭ケースとなる。一方、遠赤外線輻射シート７３は、フレキシブルな独立気泡断熱材７２に貼着され、表装クロス（内）７５ａによって被覆されている。これが輻射側(内側)の遠赤外線輻射ユニットとなる。上記のような外郭ケースの内側に、遠赤外線輻射ユニットを嵌め込み、一体化することで、ドーム型温熱機器が完成し、ドーム内側から遠赤外線が輻射される。なお、遠赤外線輻射シート７３にはコントローラへ接続するためのケーブル７４が設けられている。
【００８９】  図８Ｂは、ドーム型温熱機器７０を、円柱としての軸方向のほぼ中央で切断した場合の断面図である。図８Ｂに示すように、遠赤外線輻射シート７３は、フレーム７１の内側に設けられており、フレーム７１の円弧の中心方向に遠赤外線を輻射できるように構成されている。ケーブル７４は、コントローラ７６に接続され、コントローラ７６は、コネクタ７６ａを介してＡＣ１００Ｖの電源の供給を受ける。
【００９０】  図８Ｃは、ドーム型温熱機器７０に用いられる遠赤外線輻射シート７３の平面図であり、遠赤外線輻射シート７３の２つの面のうち、図８Ａにおけるフレーム７１に向く面の平面図に該当する。遠赤外線輻射シート７３は、約３３０×９５０ｍｍの大きさを有し、発熱型混抄紙７３ａの両端に２つの電極７３ｂが設けられ、これらがガラエポおよびＰＥＴフィルムなどで形成された有機物７３ｃによってパッキングされることにより構成されている。そして、遠赤外線輻射シート７３には、温度センサ７３ｄとしてのサーミスタが１箇所、感応温度により独自にスイッチ機能を作動させるバイメタル式サーモスタット７３ｅが２箇所に設置されている。なお、発熱型混抄紙７３ａには、図示しない本実施形態に係る熱拡散型混抄紙が積層されている。
【００９１】  温度センサ７３ｄは、遠赤外線輻射シート７３の表面温度を検知して、その温度情報をコントローラ７６に伝達し、コントローラ７６が遠赤外線輻射シート７３の通電制御をする。バイメタル式サーモスタット７３ｅは、温度センサ７３ｄによる制御が正常に働いている間は作動することは無いが、温度センサ７３ｄがショートなどによって故障し、遠赤外線輻射シート７３に何らかの異常発熱があった際に、独自で温度を感知し、送電を停止させ、安全装置として機能する。この構成により、高い放射率で安定して育成光線を放射することができるので、人体に良い温熱機器を実現することが可能となる。
【００９２】  以上説明したように、本実施形態に係る遠赤外線輻射シートによれば、シート内での温度ムラを大幅に軽減し、また、任意の箇所において放熱を遮断された状態が継続することによって起きる局所的な温度上昇を抑えることが可能となり、任意の発熱箇所の熱拡散を促し、篭り熱の発生を大幅に軽減することが可能となる。さらに、篭り熱が発生するまでの時間を大幅に引き延ばすことが可能となる。また、様々な温度域における赤外線の全放射率が高く、広い波長帯で高く安定した放射率を有するため、ヒータとして極めて有効である。さらに、高い放射率で安定して育成光線を放射することができるので、人体に良い温熱機器を実現することが可能となる。
【００９３】  なお、本国際出願は、２０１７年８月７日に出願した日本国実用新案登録出願第２０１７−００３６３２号に基づく優先権を主張するものであり、日本国実用新案登録出願第２０１７−００３６３２号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【００９４】１  遠赤外線輻射シート１０  熱拡散型混抄紙１１  プリプレグ１２  熱拡散シート２０  発熱型混抄紙２１  電極２２  プリプレグ２３ａ、２３ｂ  ＰＥＴフィルム４０  床暖房システム（フローリング式）４１ａ  コンパネ４１ｂ  根太４１ｃ  捨貼コンパネ４１ｄ  大引き４１ｅ  根太４１ｆ  フローリング４２  コントローラ４３  サーミスタ４４  サーモスタット５０  硬質ウレタンフォーム５１  アルミ箔５２  床暖房システム（畳式）５３  コントローラ６０  大引き６１  根太６２  下地（構造用合板など）６２ａ  コンパネ６３  発泡式硬質断熱材６４ａ、６４ｂ  片面ＡＬ硬質ウレタンフォーム６５  薄畳６６  バイメタル７０  ドーム型温熱機器７１  フレーム７２  独立気泡断熱材７３  遠赤外線輻射シート７３ａ  発熱型混抄紙７３ｂ  電極７３ｃ  有機物７３ｄ  温度センサ７３ｅ  バイメタル式サーモスタット７４  ケーブル７５ａ  表装クロス（内）７５ｂ  表装クロス（外）７６  コントローラ７６ａ  コネクタ
【図１Ａ】
2019030940.tif 000013
【図１Ｂ】
2019030940.tif 000014
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
2019030940.tif 000017
【図４Ｂ】
2019030940.tif 000018
【図４Ｃ】
2019030940.tif 000019
【図４Ｄ】
2019030940.tif 000020
【図５Ａ】
2019030940.tif 000021
【図５Ｂ】
2019030940.tif 000022
【図６Ａ】
2019030940.tif 000023
【図６Ｂ】
2019030940.tif 000024
【図６Ｃ】
2019030940.tif 000025
【図７Ａ】
2019030940.tif 000026
【図７Ｂ】
2019030940.tif 000027
【図７Ｃ】
2019030940.tif 000028
【図７Ｄ】
2019030940.tif 000029
【図８Ａ】
2019030940.tif 000030
【図８Ｂ】
2019030940.tif 000031
【図８Ｃ】
2019030940.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月31日(2019.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状に形成され、遠赤外線を輻射する遠赤外線輻射シートであって、
基本材および炭素繊維を混抄して形成された発熱型混抄紙と、
前記発熱型混抄紙に設けられた電極と、
炭素繊維を含む基本材に、黒鉛を圧縮製紙することで作成され、遠赤外線を吸収し、熱拡散機能を有する熱拡散型混抄紙と、
前記発熱型混抄紙および前記熱拡散型混抄紙に積層された有機化合物層と、を備え、
前記熱拡散型混抄紙は、前記発熱型混抄紙に積層され、
前記電極に通電することによって遠赤外線を輻射し、
室温における分光放射率スペクトルが、６μｍ〜２５μｍの波長帯で９０％から９５％の放射率を示すことを特徴とする遠赤外線輻射シート。
【請求項２】
前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートは、複数の前記有機化合物層でそれぞれ挟持されるようにパッキングされ、前記発熱型混抄紙および前記熱拡散シートは、相互に絶縁されていることを特徴とする請求項１記載の遠赤外線輻射シート。
【請求項３】
遠赤外線を用いる床暖房システムであって、
基本材および炭素繊維を混抄して形成された発熱型混抄紙と、
前記発熱型混抄紙に設けられた電極と、
炭素繊維を含む基本材に、黒鉛を圧縮製紙することで作成され、遠赤外線を吸収し、熱拡散機能を有する熱拡散型混抄紙と、
前記発熱型混抄紙および前記熱拡散型混抄紙に積層された有機化合物層と、
温度を検知して前記発熱型混抄紙への通電または非通電を切り替えるサーモスタットと、
温度を検知するセンサと、
前記センサにより検知した温度に応じて前記発熱型混抄紙への通電制御を行なう制御部と、を備え、
前記熱拡散型混抄紙は、前記発熱型混抄紙に積層され、
前記制御部が、前記電極に通電することによって遠赤外線を輻射し、
室温における分光放射率スペクトルが、６μｍ〜２５μｍの波長帯で９０％から９５％の放射率を示すことを特徴とする床暖房システム。
【請求項４】
遠赤外線を輻射するドーム型温熱機器であって、
半円筒状に形成され、両端が開口するフレームと、
前記フレームの内面に設けられた請求項１または請求項２記載の遠赤外線輻射シートと、
前記フレームおよび前記遠赤外線輻射シートを被覆するカバー部と、を備えることを特徴とするドーム型温熱機器。
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月5日(2019.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状に形成され、遠赤外線を輻射する遠赤外線輻射シートであって、
基本材および炭素繊維を混抄して形成された発熱型混抄紙と、
前記発熱型混抄紙に設けられた電極と、
炭素繊維を含む基本材に、黒鉛を圧縮製紙することで作成され、遠赤外線を吸収して放射する機能を有する熱拡散型混抄紙と、
前記発熱型混抄紙および前記熱拡散型混抄紙に積層された有機化合物層と、を備え、
前記熱拡散型混抄紙は、前記発熱型混抄紙に積層され、
前記発熱型混抄紙は、前記電極に通電することによって遠赤外線を輻射し、
室温における分光放射率スペクトルが、６μｍ〜２５μｍの波長帯で９０％から９５％の放射率を安定的に示すことを特徴とする遠赤外線輻射シート。
【請求項２】
前記発熱型混抄紙および前記熱拡散型混抄紙は、複数の前記有機化合物層でそれぞれ挟持されるようにパッキングされ、前記発熱型混抄紙および前記熱拡散型混抄紙は、相互に絶縁されていることを特徴とする請求項１記載の遠赤外線輻射シート。
【請求項３】
遠赤外線を用いる床暖房システムであって、
基本材および炭素繊維を混抄して形成された発熱型混抄紙と、
前記発熱型混抄紙に設けられた電極と、
炭素繊維を含む基本材に、黒鉛を圧縮製紙することで作成され、遠赤外線を吸収して放射する機能を有する熱拡散型混抄紙と、
前記発熱型混抄紙および前記熱拡散型混抄紙に積層された有機化合物層と、
温度を検知して前記発熱型混抄紙への通電または非通電を切り替えるサーモスタットと、
温度を検知するセンサと、
前記センサにより検知した温度に応じて前記発熱型混抄紙への通電制御を行なう制御部と、を備え、
前記熱拡散型混抄紙は、前記発熱型混抄紙に積層され、
前記発熱型混抄紙は、前記制御部が、前記電極に通電することによって遠赤外線を輻射し、
室温における分光放射率スペクトルが、６μｍ〜２５μｍの波長帯で９０％から９５％の放射率を安定的に示すことを特徴とする床暖房システム。
【請求項４】
遠赤外線を輻射するドーム型温熱機器であって、
半円筒状に形成され、両端が開口するフレームと、
前記フレームの内面に設けられた請求項１または請求項２記載の遠赤外線輻射シートと、
前記フレームおよび前記遠赤外線輻射シートを被覆するカバー部と、を備えることを特徴とするドーム型温熱機器。
【国際調査報告】
2019030940.tif 000033
2019030940.tif 000034
2019030940.tif 000035
2019030940.tif 000036