(57)【要約】【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に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。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【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、前記の各発熱体の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に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】
前記導電体に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の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で被覆し、周縁を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した請求項２〜７記載の面状発熱体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
発熱面をシート状に形成し、  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、ビルの窓際冷え込み防止、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】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【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】
【課題を解決するための手段】
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、前記の各発熱体の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に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の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、例えば便座の暖房、家庭の流し台、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で被覆し、周縁を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。
【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】
【発明の実施の形態】
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、炭素粉末をポリエチレなどに分散させた発熱部分３ａを、幅方向両端付近に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の表面強度を増して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を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】
得られた長尺のシート状発熱体を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．製携帯型電磁波環境測定器「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。
【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。
【００３４】
【発明の効果】
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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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