(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一以上の層を有する第１基板と、
一以上の層を有する第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の間に位置し、基材フィルムと、前記基材フィルムの前記第１基板に対面する面上に設けられ且つ電圧を印加されることにより発熱する発熱体と、を有する発熱体付きシートと、を備える透明発熱板であって、
前記透明発熱板の一方の表面をなす層であって前記第１基板に含まれる層の反射率は、前記透明発熱板の他方の表面をなす層であって前記第２基板に含まれる層の反射率よりも高い、透明発熱板。
【請求項２】
一以上の層を有する第１基板と、
一以上の層を有する第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の間に位置し、基材フィルムと、前記基材フィルムの前記第１基板に対面する面上に設けられ且つ電圧を印加されることにより発熱する発熱体と、を有する発熱体付きシートと、を備え、
前記第１基板は、赤外線反射膜と、基板ガラスと、を有する、透明発熱板。
【請求項３】
前記発熱体は、複数の開口領域を画成するパターンで形成された線状導電体を含み、
前記線状導電体は、２つの分岐点の間を延びて前記開口領域を画成する二以上の接続要素を含む、請求項１または２に記載の透明発熱板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載された透明発熱板を備えた暖房器具。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載された透明発熱板を備えた住宅用窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の基板と一対の基板間に配置された発熱体とを有する透明発熱板、及び、この透明発熱板を有する暖房器具及び住宅用窓に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、住宅の窓に用いる電熱パネルヒータとして、例えば特許文献１や特許文献２に記載されている器具が公知である。このような器具によれば、パネル内の電熱線に通電し、その抵抗加熱によって器具を発熱させることで、暖房としての機能や、窓の融雪、霜取り、防曇といった機能を発揮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９９０１３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５１２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の透明発熱板は、接合層及び電熱線を間に挟み込んで一対のガラス板を加熱圧着し、作製される。また、電熱線としては、別工程で製造された金属等の細線を用い、この細線を一対のガラス板の間に配置していた。このような透明発熱板は、両側から熱を放射させることを想定している。すなわち、透明発熱板の一対の主面の両方から放射することが想定されている。
【０００５】
ところで、透明発熱板の用途によっては、透明発熱板の片側の基板のみから熱を放射させれば十分であることも想定される。従来の透明発熱板では、暖房や融雪のために放射させたい片方の面の側だけでなく、放射させる必要のない面の側まで放射してしまい、放射量の半分が無駄になることもあった。本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、片側から効率よく放射させる透明発熱板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】
【０００６】
本発明による透明発熱板は、
一以上の層を有する第１基板と、
一以上の層を有する第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の間に位置し、電圧を印加されることにより発熱する発熱体と、を備える透明発熱板であって、
前記透明発熱板の一方の表面をなす層であって前記第１基板に含まれる層の反射率は、前記透明発熱板の他方の表面をなす層であって前記第２基板に含まれる層の反射率よりも高い。
【０００７】
本発明による透明発熱板において、
前記発熱体は、複数の開口領域を画成するパターンで形成された線状導電体を含み、
前記線状導電体は、２つの分岐点の間を延びて前記開口領域を画成する二以上の接続要素を含んでもよい。
【０００８】
本発明による暖房器具は、上述した本発明による透明発熱板のいずれかを備える。
【０００９】
本発明による住宅用窓は、上述した本発明による透明発熱板のいずれかを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、透明発熱板の片側から効率よく放射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、透明発熱板を備えた住宅の窓を概略的に示す図である。
【図２】図２は、透明発熱板をその板面の法線方向から示す図である。
【図３】図３は、図２のIII−III線における透明発熱板の横断面図である。
【図４】図４は、発熱体をそのシート面の法線方向から示す平面図であって、発熱体の一例を示す平面図である。
【図５】図５は、発熱体をそのシート面の法線方向から示す平面図であって、発熱体の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００１３】
なお、本明細書において、「シート面（板面、フィルム面）」とは、対象となるシート状（板状、フィルム状）の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材（板状部材、フィルム状部材）の平面方向と一致する面のことを指す。また、シート状（フィルム状、板状）の部材に対する法線方向とは、当該シート状（フィルム状、板状）の部材のシート面（フィルム面、板面）への法線方向のことを指す。
【００１４】
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００１５】
図１乃至図５は、本発明による一実施の形態およびその変形例を説明するための図である。このうち図１は、透明発熱板を備えた住宅用窓を概略的に示す図であり、図２は、透明発熱板をその板面の法線方向から見た図であり、図３は、図２の透明発熱板の横断面図である。
【００１６】
図１に示されているように、住宅用窓の一例としての窓１が透明発熱板１０で構成されている例を説明する。また、窓１はその周囲にある電源７と接続している。
【００１７】
本実施の形態における透明発熱板１０は、板状に形成され、互いに対向する第１表面１０ａ及び第２表面１０ｂを一対の主面として有している。透明発熱板１０は、暖房器具として用いる場合として、第１表面１０ａが屋外を向き且つ第２表面１０ｂが屋内を向くよう、配置されている。図２及び図３に示すように、透明発熱板１０は、第１及び第２基板２０，３０と、第１及び第２基板２０，３０の間に配置された発熱体付きシート４０と、各基板２０，３０と発熱体付きシート４０とを接合する一対の接合層１３，１４と、を有している。
【００１８】
第１基板２０は、赤外線反射膜２１と、基板ガラス２２と、を有する。赤外線反射膜２１は、図３に示されているように、透明発熱板１０の一方の表面、とりわけ透明発熱板１０の外側表面としての第１表面１０ａを形成している。一方、第２基板３０は、基板ガラス３２からなり、基板ガラス３２が、透明発熱板１０の内側表面としての第２表面１０ｂを形成している。
【００１９】
発熱体付きシート４０は、基材フィルム４１と、基材フィルム４１の第１基板２０に対面する面上に設けられ且つ線状導電体５１を含む発熱体５０と、発熱体５０に通電するための一対のバスバー４５と、を有する。
【００２０】
また、図２によく示されているように、透明発熱板１０は、発熱体５０に通電するための配線部１５を有している。図示された例では、電源７によって、配線部１５から発熱体付きシート４０のバスバー４５を介して発熱体５０に通電し、発熱体５０を抵抗加熱により発熱させる。ここで説明する透明発熱板１０では、発熱体５０で発生した熱は、第１表面１０ａを介して放射されることが抑制されるようになっている。すなわち、ここで説明する透明発熱板１０には、一対の主面１０ａ，１０ｂのうちの一方から主面１０ｂからより多くの放射が行われるための工夫が、施されている。この点については、後に詳しく述べる。
【００２１】
なお、透明発熱板の「透明」とは、当該透明発熱板を介して当該透明発熱板の一方の側から他方の側を透視し得る程度の透明性を有していることを意味しており、例えば、２０％以上、より好ましくは７０％以上の可視光透過率を有していることを意味する。可視光透過率は、分光光度計（（株）島津製作所製「ＵＶ−３１００ＰＣ」、ＪＩＳＫ０１１５準拠品）を用いて測定波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定される。
【００２２】
また、本明細書において、「板」、「シート」、「フィルム」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「発熱体付きシート」は板やフィルムと呼ばれ得るような部材をも含む概念であり、したがって、「発熱体付きシート」は、「発熱体付き板（基板）」や「発熱体付きフィルム」と呼ばれる部材と、呼称の違いのみにおいて区別され得ない。
【００２３】
以下、透明発熱板１０の各構成要素について説明する。
【００２４】
まず、第１及び第２基板２０，３０について説明する。上述したように、図示された例での第１基板２０は、赤外線反射膜２１と基板ガラス２２とを含む積層体から形成されており、第２基板３０は基板ガラス３２から形成されている。
【００２５】
基板ガラス２２，３２は、図１で示された例のように住宅の窓に用いる場合、可視光透過率が高いものを用いることが好ましい。このような基板ガラス２２，３２の材質としては、ソーダライムガラスや青板ガラスが例示できる。基板ガラス２２，３２は、可視光領域における透過率が９０％以上であることが好ましい。ただし、基板ガラス２２，３２の一部または全体に着色するなどして、この一部分の可視光透過率を低くしてもよい。この場合、太陽光の直射を遮ったり、屋外から屋内を視認しにくくしたりすることができる。
【００２６】
また、基板ガラス２２，３２は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚みを有していることが好ましい。このような厚みであると、強度及び光学特性に優れた基板ガラス２２，３２を得ることができる。基板ガラス２２，３２は、同一の材料で同一に構成されていてもよいし、或いは、材料および構成の少なくとも一方において互いに異なるようにしてもよい。
【００２７】
次に、赤外線反射膜２１について説明する。赤外線反射膜２１は、前述したように、透明発熱板１０の外側表面となる第１表面１０ａを形成している。また、赤外線反射膜２１は、可視光に対しては透明であるが、遠赤外線に対しては反射率が高い膜からなる。このような膜には、例えばＬｏｗ−ｅ（Ｌｏｗ  ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ：低放射）ガラスにも用いられる酸化スズや銀などの特殊金属膜や、誘電体多層膜が挙げられる。このような赤外線反射膜２１は、０．００００１ｍｍ以上１ｍｍ以下の厚みを有していることが好ましい。
【００２８】
ここで、反射率と放射率の関係について説明する。一般に、物体に入射した光は、反射、吸収、あるいは透過のいずれかを行う。つまり、反射率、吸収率及び透過率の合計は１００％になる。一方、キルヒホッフの法則により、吸収率と放射率は等しい。また、一般的なガラス板や透明樹脂板では、波長５μｍ以上の遠赤外線に対する透過率はほぼ０％である。従って、透明発熱板１０においてはいずれの面においても、遠赤外線に対する反射率と吸収率、すなわち反射率と放射率の合計はほぼ１００％となる。この関係から、透明発熱板１０の表面に赤外線反射膜２１がある場合は反射率が高いので放射率は低くなり、透明発熱板１０の表面に赤外線反射膜２１がない場合は反射率が低いので放射率は高くなる。
【００２９】
具体的には、赤外線反射膜２１の波長５μｍ以上２５μｍ以下の遠赤外線を測定したときの平均放射率を約１８％とすることができる。一方、基板ガラス２２，３２に用いるような一般的なガラスの場合、同じ波長領域で測定したときの平均放射率は約９０％となる。従って、赤外線反射膜２１を有する第１基板２０から放射される熱は、基板ガラス３２のみからなる第２基板３０から放射される熱の約５分の１となる。
【００３０】
すなわち、図示された透明発熱板１０では、第１表面１０ａをなす層であって第１基板２０に含まれる層である赤外線反射膜２１の反射率は、第２表面１０ｂをなす層であって第２基板３０に含まれる層である基板ガラス３２の反射率よりも高くなっている。この結果、発熱体５０で発熱された熱は、赤外線反射膜２１によって形成された第１表面１０ａからの放射が抑制される。ただし、各層の反射率とは、透明発熱板１０に対して外側（空気側）から入射した光線に対する反射率とする。
【００３１】
なお、本明細書において、放射率とは、ＪＩＳ  Ｒ１８０１に基づく分光放射率測定器を用いて測定した値のことであり、０〜１００％で表される。
【００３２】
以上では、波長５μｍ以上２５μｍ以下の遠赤外線を想定しているが、これは、５０℃前後における黒体放射で発生する主な光の波長に対応している。つまり、透明発熱板１０を５０℃前後に発熱させ、熱を放射させることを想定している。
【００３３】
次に、接合層１３，１４について説明する。接合層１３は、第１基板２０と発熱体付きシート４０との間に配置され、第１基板２０と発熱体付きシート４０とを互いに接合する。接合層１４は、第２基板３０と発熱体付きシート４０との間に配置され、第２基板３０と発熱体付きシート４０とを互いに接合する。
【００３４】
このような接合層１３，１４としては、種々の接着性または粘着性を有した材料からなる層を用いることができる。また、接合層１３，１４は、可視光透過率が高いものを用いることが好ましい。典型的な接合層としては、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）からなる層を例示することができる。接合層１３，１４の厚みは、それぞれ０．１５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。一対の接合層１３，１４は、同一の材料で同一に構成されていてもよいし、或いは、材料および構成の少なくとも一方において互いに異なるようにしてもよい。
【００３５】
なお、透明発熱板１０には、図示された例に限られず、特定の機能を発揮することを期待されたその他の機能層が設けられても良い。また、１つの機能層が２つ以上の機能を発揮するようにしてもよいし、例えば、透明発熱板１０の第１及び第２基板２０，３０、接合層１３，１４、後述する発熱体付きシート４０の基材フィルム４１の、少なくとも一つに何らかの機能を付与するようにしてもよい。透明発熱板１０に付与され得る機能としては、一例として、反射防止（ＡＲ）機能、耐擦傷性を有したハードコート（ＨＣ）機能、紫外線遮蔽（反射）機能、防汚機能等を例示することができる。
【００３６】
次に、発熱体付きシート４０について説明する。発熱体付きシート４０は、基材フィルム４１と、基材フィルム４１の第１基板２０に対面する面上に設けられ且つ線状導電体５１を含む発熱体５０と、発熱体５０に通電するための一対のバスバー４５と、を有する。発熱体付きシート４０は、第１及び第２基板２０，３０と略同一の平面寸法を有している。なお、図２では、発熱体５０の図示を省略している。
【００３７】
基材フィルム４１は、発熱体５０を支持する基材として機能する。基材フィルム４１は、可視光線波長帯域の波長（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）を透過する一般に言うところの透明である電気絶縁性のフィルムである。基材フィルム４１としては、可視光を透過し、発熱体５０を適切に支持し得るものであればいかなる材質のものでもよいが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、環状ポリオレフィン等を挙げることができる。また、基材フィルム４１は、光透過性や、発熱体５０の適切な支持性等を考慮すると、０．０３ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の厚みを有していることが好ましい。
【００３８】
次に、図４及び図５を参照しながら、発熱体５０について説明する。図４及び図５は、いずれも発熱体付きシート４０をそのシート面の法線方向から見た平面図である。図４は、発熱体５０をなす線状導電体５１の配置パターンの一例を示す図である。図５は、発熱体５０をなす線状導電体５１の配置パターンの他の例を示す図である。
【００３９】
発熱体５０は、一対のバスバー４５の間に配置された線状導電体５１を有している。線状導電体５１は、電源７から、配線部１５及びバスバー４５を介して通電され、抵抗加熱によって発熱する。そして、この熱が接合層１３，１４を介して第１及び第２基板２０，３０の方へ伝わる。
【００４０】
線状導電体５１は種々のパターンで配列することができる。図４に示された例では、発熱体５０は、線状導電体５１が多数の開口５３を画成するメッシュ状のパターンで配置されることによって形成されている。発熱体５０は、２つの分岐点５２の間を延びて、開口５３を画成する複数の接続要素５４を含んでいる。すなわち、発熱体５０の線状導電体５１は、両端において分岐点５２を形成する多数の接続要素５４の集まりとして構成されている。とりわけ図示された例では、分岐点５２において、３つの接続要素５４が等角度で接続されることにより、６つの接続要素５４で囲まれた同一形状のハニカム状の開口５３が多数画成されている。
【００４１】
図示された例では、発熱体５０は、同一形状のハニカム状の開口５３が規則的に配置されたメッシュパターンを有しているが、このようなメッシュパターンに限られず、三角形、矩形等の同一形状の開口５３が規則的に配置されたメッシュパターン、異形状の開口５３が規則的に配置されたメッシュパターン、ボロノイメッシュのような、異形状の開口５３が不規則的に配置されたメッシュパターン等、種々のメッシュパターンを用いることができる。
【００４２】
更に、発熱体５０の配置パターンは、メッシュパターンでなくてもよい。図５に示された発熱体５０は、一対のバスバー４５を連結する複数の線状導電体５１を有している。図示された例では、複数の線状導電体５１は、それぞれ波線状のパターンで一方のバスバー４５から他方のバスバー４５へ延在している。複数の線状導電体５１は、当該線状導電体５１の延在方向と非平行な方向に、互いから離間して配列されている。とりわけ、複数の線状導電体５１は、当該線状導電体５１の延在方向と直交する方向に配列されている。これにより、隣接する２つの線状導電体５１の間には、隙間５５が形成される。各線状導電体５１は、波線状のパターンの他に、直線状、折れ線状または正弦波状等のパターンで一対のバスバー４５の間を延びていてもよい。
【００４３】
このような発熱体５０の線状導電体５１を構成するための材料としては、例えば、金、銀、銅、白金、アルミニウム、クロム、モリブデン、ニッケル、チタン、パラジウム、インジウム、タングステン、及び、これらの合金の一以上を例示することができる。あるいは、可視光透過率の高い導電性の材料、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の金属酸化物を材料として用いてもよい。
【００４４】
発熱体付きシート４０は、一例として、基材フィルム４１に設けられた金属膜を、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングすることにより、製造され得る。
【００４５】
以上で透明発熱板１０の各構成要素について説明した。この透明発熱板１０には、第１基板２０からの放射を抑制する工夫がなされている。具体的手段として、透明発熱板１０の一方の表面１０ａをなす層であって第１基板２０に含まれる層の反射率は、透明発熱板１０の他方の表面１０ｂをなす層であって第２基板３０に含まれる層の反射率よりも高くなっている。すなわち、第１表面１０ａを形成する赤外線反射膜２１の反射率が、第２表面１０ｂを形成する第２基板３０に含まれる層の反射率よりも高くなっている。
【００４６】
透明発熱板１０内部において、発熱体５０で発生した熱は、第１基板２０及び第２基板３０へ伝わっていく。熱の移動は、例えば各層内での高温側から低温側への熱伝導に加え、隣接する一対の層のうちの一方での放射および他方での吸収によって、実現され得る。そして、第１基板２０は、第２基板３０の表面をなす層よりも高反射率の赤外線反射層２１を表面に有している。言い換えると、第１基板２０は、より放射しにくく且つより熱を反射して吸収しにくい赤外線反射層２１を含んでいる。したがって、この透明発熱板１０では、発熱体５０で発熱された熱は、赤外線反射膜２１に形成された第１表面１０ａからの放射が抑制される。
【００４７】
以上のように本実施の形態によれば、透明発熱板１０は、一以上の層を有する第１基板２０と、一以上の層を有する第２基板３０と、第１基板２０及び第２基板３０の間に位置し、電圧を印加されることにより発熱する発熱体５０と、を備え、透明発熱板１０の一方の表面をなす層であって第１基板２０に含まれる層の反射率は、透明発熱板１０の他方の表面をなす層であって第２基板３０に含まれる層の反射率よりも低くなっている。このような透明発熱板１０によれば、第１基板２０によって形成される第１表面１０ａからの熱放射を効果的に抑制することができる。したがって、この透明発熱板１０を暖房として利用する場合、一方の主面の側から効率的に放射することができる。具体的には、上述のように、第１基板２０の側は、第２基板３０の側の約５分の１の熱しか放射しない。よって、従来の両側から同じように放射させた場合と比べて、片面側の放射効率は約１．７倍になる。つまり消費電力が約６割に押さえられる。あるいは、同じ消費電力であれば、従来の発熱板と比べて透明発熱板１０の全体をより高温にすることができ、熱の放射量を増やすことができる。更に、このような反射率の高い層は、断熱効果も高い。従って、透明発熱板１０を窓として用いた場合、冬場に室内の温度が室外に移動することを抑制することができるだけでなく、夏場に室外からの熱線によって室内の温度が上昇することを抑制することができる。
【００４８】
更に、本実施の形態における透明発熱板１０において、発熱体５０は、規則的なパターンで形成されている。このような透明発熱板１０は、製造が容易であるため、製造コストを下げることができる。また、線状導電体５１が均一に分散するので、発熱ムラの発生を効果的に防止することができる。特に、発熱体５０が、複数の開口領域５３を画成するパターンで形成された線状導電体５１を含み、線状導電体５１は、２つの分岐点５２の間を延びて開口領域５３を画成する二以上の接続要素５４を含んでいる場合、このような発熱体５０は、ある箇所で断線しても電気的接続が保たれるので、発熱ムラが発生しにくく、品質が保たれる。
【００４９】
透明発熱板１０は、住宅用の窓以外にも、特に室内と室外とを区画する箇所、例えばビルや店舗等に使用することもできる。また、住宅の内部の浴槽の仕切り窓や天窓など、住宅用用途一般に霜取りや防曇等を目的として用いることもできる。
【００５０】
更に、透明発熱板１０は、自動車、鉄道、航空機、船舶、宇宙船等の乗り物の窓に用いてもよい。
【００５１】
なお、前述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。
【００５２】
例えば、前述の実施の形態において、暖房器具として機能する透明発熱板１０が窓として設置されている例を示したが、この例に限られない。暖房器具として機能する透明発熱板１０が、室内に配置されるようにしてもよい。透明発熱板１０によれば、壁際に設置された際に、放射することを抑制することができる。
【００５３】
また、上述した実施の形態において、透明発熱板１０を暖房器具として用いる場合、第１表面１０ａが屋外を向き且つ第２表面１０ｂが屋内を向くよう、配置されている例を示したが、逆向きに設置してもよい。つまり、第１表面１０ａが屋内を向き且つ第２表面１０ｂが屋外を向くよう、配置されていてもよい。この場合、屋外を向いている表面がより放射されるので、融雪や霜取り器具として用いられる。
【符号の説明】
【００５４】
１    窓
７    電源
１０    透明発熱板
１３    接合層
１４    接合層
１５    配線部
２０    第１基板
２１    赤外線反射膜
２２    基板ガラス
３０    第２基板
３２    基板ガラス
４０    発熱体付きシート
４１    基材フィルム
４５    バスバー
５０    発熱体
５１    線状導電体
５２    分岐点
５３    開口
５４    接続要素
５５    隙間
【図１】
0006550860.tif 000002
【図２】
0006550860.tif 000003
【図３】
0006550860.tif 000004
【図４】
0006550860.tif 000005
【図５】
0006550860.tif 000006