(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムより比重の小さい中空発泡体粒子及び繊維状粒子の少なくとも１種とアルミニウムとからなる複合体であって、前記アルミニウムが前記中空発泡体粒子又は繊維状粒子或は中空発泡体粒子と繊維状粒子間で連続相を形成しているパネル基材と、このパネル基材の少なくとも１面の適宜位置に設けられた発熱源とからなる軽量発熱パネル。
【請求項２】
前記複合材は、中空発泡体粒子及び繊維状粒子の少なくとも１種が４０〜６５容量％とアルミニウムが３５〜６０容量％から成る請求項１に記載の軽量発熱パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
この発明は、融雪屋根や床暖房装置の表面材、調理用ホットプレート用発熱基盤等に用いられる発熱パネル、特に、温度上昇が早く、断熱性及び蓄熱性に優れた発熱パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
融雪屋根や床暖房装置として用いられる発熱パネルとして、従来から、構造材内部または装置内部に配管されたパイプに熱媒体を通すものや、基材にカーボン繊維等からなる電気的面状発熱体を積層したものが知られている。例えば、融雪屋根として、特開平６−２３９９号公報や特開平８−１２０８３６号公報にそれらの技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の発熱パネルの基材としては一般の屋根材や床材が使用されるため、パネル自身が重く、かつ、断熱性や蓄熱性に劣り熱効率がよくない。さらに、配管工事を伴う場合は設置が大掛かりになるなどの問題がある。
【０００４】
この発明は、上記のような従来の技術の欠点に鑑みなされたもので、その課題は、広範囲に熱を伝えることができ、表面の温度上昇が均一で早く、断熱・蓄熱作用による熱効率に優れた軽量発熱パネルを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、パネル基材として、アルミニウムが粒子の間に連続相を形成した、中空発泡体粒子及び／又は繊維状粒子とアルミニウムとの複合材を用い、この複合材の表面に面状の発熱源を組み込んだ構成を採用したのである。
【０００６】
複合材を、中空発泡体粒子及び／又は繊維状粒子を４０〜６５容量％、アルミニウムを３５〜６０容量％とすることにより、特に熱効率に優れた軽量発熱パネルを得ることができる。
【０００７】
【作用】
この発明は、上記のような構成としたので、中空発泡体粒子や繊維状粒子が断熱・蓄熱の機能を果し、連続相を形成しているアルミニウムがその優れた熱伝導性を活かして広範囲に素早く熱を伝える機能を果す。
【０００８】
また、中空発泡体粒子及び／又は繊維状粒子とアルミニウムとの複合材であるのでパネル自体の軽量化をはかることができる。
【０００９】
【実施の形態】
この発明に用いられる複合材は、シラスバルーンやガラスバルーンのような発泡体粒子やガラス繊維などの繊維状粒子をパネル状に敷き詰め、各粒子間にアルミニウムを注入して連続相を形成させて作製する。図１に、この発明を構成するパネル基材としての複合材の断面を模式的に示す。
【００１０】
図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、パネル基材１は、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）からなる連続相２に、アルミニウムより比重が小さい発泡体粒子３及び／又は繊維状粒子４を分散したものである。
【００１１】
発泡体粒子３としては、火山灰のシラスを焼成発泡して微細な中空体としたシラスバルーン、使用済みガラスビンなどを粉砕し焼成発泡させたガラスバルーン、黒曜石、真珠岩、松脂岩などを粉砕し焼成発泡させたバルーンがある。発泡体粒子３は図１（ａ）のような単一気泡の中空体であっても、図２のような複数の独立気泡を含む中空体であっても良い。発泡体粒子３の粒径は、０．１〜５．０ｍｍであり、好ましくは０．３〜３．０ｍｍがよい。粒径が０．１ｍｍより小さくなると粒子間の間隙がちいさくなり、アルミニウムが浸透し難くなって連続相の形成に支障を来し、５．０ｍｍより大きくなると発泡体粒子の強度が弱くなってアルミニウム浸透中に破壊してしまう。
【００１２】
発泡体粒子３及び／又は繊維状粒子４とアルミニウム連続相２の組成は、前者が４０〜６５容量％に対して後者が３５〜６０容量％である。アルミニウムの連続相２が３５容量％未満であるとアルミニウムの量が不足して連続相の一部が途切れ熱伝導性が損なわれる場合があり、６０容量％を越えると軽量化の効果が少なくなるからである。
【００１３】
発泡体粒子及び／又は繊維状粒子をアルミニウムで完全に被覆して外面に露出しないようにしておくと、パネル表面が損傷しにくく耐久性を向上させることができる。
【００１４】
次に、この発明の軽量発熱パネルの構造の一実施例を、図３に示す分解図で説明する。
【００１５】
図４は、図３で示した例の発熱部の拡大図である。
【００１６】
この軽量発熱パネル１０は、パネル基材１の表面に、絶縁シート１２を介してヒーター２０を載置し、このヒーター２０を絶縁シート１２を介して押え板１３で押え、さらに押え板１３の上方は必要ならば断熱材１８を介してカバー体１４でカバーし、全体が止ネジ１５とパネル基材１に穿孔されたネジ孔５によって固定された構造となっている。図中、符号１６はワッシャ、１７はスリーブ間座である。
【００１７】
ヒーター２０は、中央部に温度コントロール素子２１を設けたガイド板２２を上下の電極熱板２３、２３で挟んだ構造となっている。この電極板の形状は図示のような方形状でも、円形状でもよい。２４は導電線、２５は被覆チューブである。ガイド板２２の中央部には貫通孔が形成されており、この開口孔の中に温度コントロール素子２１が設置されている。この温度コントロール素子２１により電極熱板２３の熱板の温度が設定温度に自動的に保たれる。
【００１８】
なお、発熱源としては、従来用いられている、線ヒーター、面ヒーターなど一般的なヒーターを面状に配置して用いられる。
【００１９】
また、パネル基材１の形状は、平板状ばかりでなく、山形状や波状に屈曲したり、厚みを変えるなど任意に設計することができる。
【００２０】
以下に、実施例及び比較例を挙げる。
【００２１】
【実施例１】
平板形状の金型内に比重０．４、粒径０．３〜０．８４ｍｍのガラスバルーンを充填し、その後溶融アルミニウムを金型内に流し込み、ガラスバルーンの間隙にアルミニウムを連続相として浸透させ、ガラスバルーンが表面に露出しないように平板状のパネル基材を作製した。上記パネルの形状は、厚さ６ｍｍ、４００ｍｍ角で、ガラスバルーンとアルミニウムの割合は、容量比で６２％：３８％であった。得られたパネルの比重は１．３であり、引っ張り強度は０．６９ｋｇ／ｍｍ2 、曲げ強度は２．１１ｋｇ／ｍｍ2 であった。これは屋根材として十分な強度である。
【００２２】
このパネル基材の一面側に、直径２５ｍｍの円板状ヒーター（４０Ｗ）２個を、図５のヒーター黄及びヒーター赤の位置に配置した、厚さ６ｍｍ、４００ｍｍ角の軽量発熱パネルを作製した。この軽量発熱パネルのヒーターを設けた面の反対面の温度の上昇状況を測定し、その結果を図７及び図８に示す。ヒーターの設定温度は１１０℃とし、測定は図６に示す０乃至２４の２５箇所の位置で行った。測定値の単位は℃である。電源をオンして９０分後にオフにした。
【００２３】
図７の、Ｎｏ１、Ｎｏ１０、Ｎｏ１１は、それぞれ図６の(1) 、(10)、(11)で示す位置における測定結果である。図７から、４００ｍｍ角のパネルにヒーター２個にもかかわらず、熱源から最も遠い位置においても速やかに十分な温度上昇が認められ、また、熱源を開放すると速やかに常態に戻ることがわかる。しかも、図８から明らかなように温度上昇及び到達温度は、ヒーターの直近はやや高めとなるが４００ｍｍ角パネルのほぼ全面均一であることがわかる。
【００２４】
【比較例１】
基材パネルをアルミニウム板（６ｍｍ×４００ｍｍ角）とする以外は全て実施例１と同様の発熱パネルを作製し、実施例１と同様の温度上昇状況の測定をした。その結果を図９に示す。なお、図９の測定方法は、図８と同様の方法で行った。
【００２５】
図９から、アルミニウムの場合は十分な温度上昇が得られないことがわかる。これはアルミニウムは熱伝導がよく、蓄熱するより放熱が早いためである。また、図９は、パネル全面均一に温度上昇が起こるものの、到達温度が十分でないことを示している。
【００２６】
【実施例２】
比重０．３、粒径０．８４〜１．２ｍｍのガラスバルーン４２容量％とアルミニウム５８容量％の割合で実施例１と同じようにして平板状パネルを作製した。得られたパネルの比重は１．７であり、引っ張り強さは２．５ｋｇ／ｍｍ2 、曲げ強度は４．８ｋｇ／ｍｍ2 であった。
【００２７】
このパネルを用い実施例１と同様にして温度上昇の状況を調べたところ、実施例１とほぼ同様の結果を示した。
【００２８】
【実施例３】
比重０．４、粒径０．３〜０．８４ｍｍのガラスバルーン７０容量％とアルミニウム３０容量％の割合で実施例１と同じようにして平板状のパネルを作製した。得られたパネルの比重は１．１であり、引っ張り強度は０．３ｋｇ／ｍｍ2 、曲げ強度は０．８ｋｇ／ｍｍ2 であった。
【００２９】
このパネルを用い実施例１と同様にして温度上昇の状況を調べたところ、一部温度上昇が起こり難い箇所があった。これは、アルミニウムの量がやや少ないため、アルミニウムの連続相が途切れた部分が一部あったためである。
【００３０】
【実施例４】
比重０．３、粒径０．８４〜１．２ｍｍのガラスバルーン３７容量％とアルミニウム６３容量％の割合で実施例１と同じようにして平板状パネルを作製した。得られたパネルの比重は１．８であり、引っ張り強度は２．４ｋｇ／ｍｍ2 、曲げ強度は４．７ｋｇ／ｍｍ2 であった。
【００３１】
このパネルを用い実施例１と同様にして温度上昇の状況を調べたところ、実施例１に比べパネル表面の到達温度がやや低かった。
【００３２】
次にこの発明の軽量発熱パネルの表面から外部へ伝えられる熱量を調べるため、実施例１及び比較例１で用いたそれぞれの発熱パネルの他面側へ、水道水を３００ｃｃ入れたアルミニウム製のヤカンを置き、パネルを加熱して水温を測定した。結果は以下の通りであった。
0003935620.tif 000002
水に与えた熱量の計算
実施例１の複合材の場合
３００×（４１．４−１７．９）＝７０５０ｃａｌ／２時間
比較例１のアルミニウム板の場合
３００×（２９．５−１６．８）＝３８１０ｃａｌ／２時間
即ち複合材はアルミニウム板の、７０５０／３８１０＝１．８５倍の熱量を水に与えたことになる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、パネル基材が発泡体粒子及び／又は繊維状粒子とアルミニウムの複合材でできているため、軽量で取り扱いやすく、また、発泡体粒子及び／又は繊維状粒子の断熱性とアルミニウムの熱伝導性の両性能が適度に発揮され、表面の温度が広範囲で均一に、しかも素早く上昇するので、その伝熱・断熱・蓄熱作用により熱効率のよくエネルギー消費の少ない軽量発熱パネルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パネル基材の例を示す断面図
【図２】発泡体の一例を示す断面図
【図３】発熱パネルの一例を示す分解斜視図
【図４】同上の発熱部を示す拡大断面図
【図５】実施例の発熱パネルとヒーターの配置を示す平面図
【図６】実施例の発熱パネルの温度測定位置を示す平面図
【図７】温度測定結果を示すグラフ
【図８】温度測定結果を示す表
【図９】比較例の温度測定結果を示す表
【符号の説明】
１  パネル基材
２  アルミニウム連続相
３  発泡体粒子
４  繊維状粒子
５  ネジ孔
１０  発熱パネル
１２  絶縁シート
１３  押え板
１４  カバー
１５  止めねじ
１６  ワッシャ
１７  スリーブ間座
１８  断熱マット
２０  ヒーター
２１  温度コントロール素子
２２  ガイド
２３  電極熱板
２４  導電線
２５  被覆チューブ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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