(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電されて人体への浸透深度が温感ポイント付近の赤外線を放射する熱源と、熱源の人体へ差し向けられる面を被覆し表面が人体との接触面を構成する絶縁体とを有し、前記絶縁体の厚みが前記絶縁体への前記赤外線の浸透深度未満である熱放射器と、人体に向き合う表面樹脂層と、表面樹脂層とは別体形成された裏面樹脂層とを備え、表面樹脂層が熱放射器の熱源の人体へ差し向けられた面を被覆する絶縁体を形成し、表面樹脂層と裏面樹脂層とにより熱放射器の熱源がサンドイッチされて表面樹脂層と熱源と裏面樹脂層とが一体に組み付けられ、裏面樹脂層と熱源との間に緩衝材が挟まれ、緩衝材は断熱材であることを特徴とする暖房装置。
【請求項２】
表面樹脂層はポリエステル樹脂又はスチレン系樹脂であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の暖房装置。
【請求項３】
熱源と表面樹脂層とが密着していることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の暖房装置。
【請求項４】
熱源は多孔質の面状発熱体であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の暖房装置。
【請求項５】
多孔質の面状発熱体は炭素繊維と天然パルプとの混抄紙であり、炭素繊維の周囲に空隙が形成されていることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の暖房装置。
【請求項６】
混抄紙における空隙の占有率が６０体積％以上であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の暖房装置。
【請求項７】
熱源の人体へ差し向けられる面とは反対側の面に対峙する赤外線反射部材を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の暖房装置。
【請求項８】
表面樹脂層から熱源を貫通して延在する突起を裏面樹脂層に形成した貫通孔に挿通し、突起の端部を加熱溶融して膨出部を形成することにより、表面樹脂層と熱源と裏面樹脂層とが一体に組付けられていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第７項の何れか１項に記載の暖房装置。
【請求項９】
表面樹脂層から熱源を貫通して延在し端部に膨出部が形成された突起を裏面樹脂層に形成した貫通孔に挿通させることにより、表面樹脂層と熱源と裏面樹脂層とが一体に組付けられていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第７項の何れか１項に記載の暖房装置。
【請求項１０】
表面樹脂層と裏面樹脂層とを当接させ、裏面樹脂層の当接部又は表面樹脂層の当接部に予め埋設したワイヤーに通電し前記当接部を溶融接着することにより、表面樹脂層と熱源と裏面樹脂層とが一体に組付けられていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第７項の何れか１項に記載の暖房装置。
【請求項１１】
熱源は、表面樹脂層の色と同一の色に着色されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１０項の何れか１項に記載の暖房装置。
【請求項１２】
表面樹脂層及び／又は裏面樹脂層が発泡樹脂層であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１１項の何れか１項に記載の暖房装置。
【請求項１３】
熱源が予め樹脂フィルムで被覆されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１２項の何れか１項に記載の暖房装置。
【請求項１４】
裏面樹脂層に向かい合う樹脂フィルムが赤外線を反射することを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の暖房装置。
【請求項１５】
緩衝材は裏面樹脂層と一体成形されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１４項の何れか１項に記載の暖房装置。
【請求項１６】
裏面樹脂層がハニカム構造であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１５項の何れか１項に記載の暖房装置。
【請求項１７】
裏面樹脂層の熱源と接する面に凹部が形成され、凹部内に温度センサが配設されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１６項の何れか１項に記載の暖房装置。
【請求項１８】
表面樹脂層の厚みが、熱源の高温部に対峙する部位では大きく、熱源の低温部に対峙する部位では小さく設定されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１７項の何れか１項に記載の暖房装置。
【請求項１９】
部屋内に居る人体を検知する人体検知手段と、人体検知手段が人体を検知している時にのみ熱源に通電する熱源制御手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１８項の何れか１項に記載の部屋暖房装置。
【請求項２０】
トイレ室外からの指令に基づいて熱源に通電する熱源制御手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１８項の何れか１項に記載のトイレ室暖房装置。
【請求項２１】
トイレ室の照明が点灯している時にのみ熱源に通電する熱源制御手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１８項の何れか１項に記載のトイレ室暖房装置。
【請求項２２】
トイレ室内に居る人体を検知する人体検知手段と、人体検知手段が人体を検知している時にのみ熱源に通電する熱源制御手段とを備えることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１８項の何れか１項に記載のトイレ室暖房装置。
【請求項２３】
熱源制御手段は、人体検知手段が人体を検知してから所定時間経過後に熱源に通電することを特徴とする請求の範囲第２２項に記載のトイレ室暖房装置。
【請求項２４】
人体検知手段が人体を検知してから人体が便座に着座するまでの時間をＴとし、熱源への通電開始から表面樹脂層が所定温度まで昇温するまでの時間をｔとした時に、熱源制御手段は、人体検知手段が人体を検知してからＴ−ｔ経過後に熱源に通電することを特徴とする請求の範囲第２２項に記載のトイレ室暖房装置。
【請求項２５】
人体検知手段は人体迄の距離を測定することができ、熱源制御手段は、人体と人体検知手段との間の距離が所定値になると熱源に通電することを特徴とする請求の範囲第２２項に記載のトイレ室暖房装置。
【請求項２６】
熱源の抵抗温度係数が正であることを特徴とする請求の範囲第２０項乃至第２５項の何れか１項に記載のトイレ室暖房装置。
【請求項２７】
熱源制御手段は熱源に供給する電力を可変制御することを特徴とする請求の範囲第２０項乃至第２５項の何れか１項に記載のトイレ室暖房装置。
【請求項２８】
熱源制御手段は、熱源への供給電力を階段状に変化させることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載のトイレ室暖房装置。
【請求項２９】
熱源制御手段は、フィードバック制御により熱源への供給電力を決定することを特徴とする請求の範囲第２７項に記載のトイレ室暖房装置。
【請求項３０】
熱源制御手段は、学習制御により熱源への供給電力を決定することを特徴とする請求の範囲第２７項に記載のトイレ室暖房襞置。
【請求項３１】
人体が便座に着座したことを検知する着座検知手段を備え、熱源制御手段は、着座検知手段が着座を検知すると熱源への電力供給量を低減することを特徴とする請求の範囲第２０項乃至第３０項の何れか１項に記載のトイレ室暖房装置。
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は人体との接触面を有する熱放射器に関するものである。
〔背景技術〕
床暖房装置、暖房便座等の人体との接触面を有する暖房装置は、従来、熱源に通電して発生させた熱を熱源を被覆する絶縁体へ熱伝達させ、更に絶縁体の表面まで熱伝導させて、人体との接触面である絶縁体表面の温度を適温まで昇温させるように構成されていた。絶縁体の厚みが大きいので、熱源が赤外線を放射する場合でも、熱源から放射された赤外線は絶縁体に全て吸収され、人体に直接吸収されることはなかった。
熱伝達と熱伝導とにより絶縁体の表面まで到達した熱によって人体を温めるように構成された従来の暖房装置には、熱伝達と熱伝導とによる熱の移動速度が低いので、絶縁体表面を適温まで昇湿させるのに時間が掛かり、即暖性に欠けるという問題があった。
〔発明の開示〕
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、人体との接触面を有する暖房装置であって、即暖性のある暖房装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明においては、通電されて人体への浸透深度が温感ポイント付近の赤外線を放射する熱源と、熱源の人体へ差し向けられる面を被覆し表面が人体との接触面を構成する絶縁体とを有し、前記絶縁体の厚みが前記絶縁体への前記赤外線の浸透深度未満である熱放射器と、人体に向き合う表面樹脂層と、表面樹脂層とは別体形成された裏面樹脂層とを備え、表面樹脂層が熱放射器の熱源の人体へ差し向けられた面を被覆する絶縁体を形成し、表面樹脂層と裏面樹脂層とにより熱放射器の熱源がサンドイッチされて表面樹脂層と熱源と裏面樹脂層とが一体に組み付けられ、裏面樹脂層と熱源との間に緩衝材が挟まれ、緩衝材は断熱材であることを特徴とする暖房装置を提供する。
本発明に係る暖房装置が備える熱放射器具においては、通電された熱源は発熱して赤外線を放射する。
熱源で発生した熱は熱伝達と熱伝導とにより絶縁体の表面まで到達する。絶縁体は当該絶縁体への赤外線の浸透深度未満の厚みであり、結果的に絶縁体は薄いので、熱源で発生した熱は短時間で絶縁体表面まで到達し、人体との接触面である絶縁体表面を短時間で適温まで昇温させる。
熱源から放射された赤外線の一部は絶縁体に吸収され絶縁体内で熱に変換される。絶縁体の厚みは当該絶縁体への赤外線の浸透深度未満なので、絶縁体の厚み方向の全ての部位で赤外線が吸収され熱に変換される。赤外線から変換された熱は、熱伝導により絶縁体表面まで到達する。絶縁体の厚み方向の全ての部位で赤外線が吸収されて熱に変換されるので、又絶縁体は薄いので、絶縁体内で赤外線から変換された熱は短時間で絶縁体表面まで到達し、人体との接触面である絶縁体表面を短時間で適温まで昇温させる。
絶縁体の厚みは当該絶縁体への赤外線の浸透深度未満なので、熱源から放射された赤外線の一部は絶縁体を通過して外部へ放射され、絶縁体の表面に接触する人体に吸収される。赤外線の人体への浸透深度は温感ポイント付近なので、温感ポイント近傍へ到達するまでに略全で吸収されて熱に変換され、人体の温感ポイント近傍部を短時間で適温まで昇温させる。
上記説明から分かるように、本発明に係る暖房装置が備える熱放射器は、人体との接触面である絶縁体表面を短時間で適温まで昇湿させることができ、且つ人体の温感ポイント近傍部を直接加温して短時間で適温まで昇湿させることができるので、高い即暖機能を有する。従って本発明に係る暖房装置は即暖機能を有する。
ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、アクリロニトリル・スチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン等のスチレン系樹脂を絶縁体として使用するのが望ましい。これらの樹脂は赤外線の透過率が他の樹脂に比べて高いので、熱源から放射された赤外線の多くの部分が絶縁体を通過して直接人体を加温する。この結果、熱放射器の即暖機能が更に高まる。上記樹脂中ポリエチレンテレフタレートは、人体に吸収され易い長波長の赤外線の透過率が高いので、熱放射器の即暖機能の向上に特に有効である。
熱源と絶縁体とは密着しているのが望ましい。両者が密着することにより、熱源と絶縁体との間の熱伝達率が向上し、熱放射器の即暖機能が向上する。熱源を面状発熱体とすることにより、熱源と絶縁体との間の密着性を高めることができる。
熱源は多孔質の面状発熱体であるのが望ましい。多孔質の面状発熱体を絶縁体に接着する場合には接着剤が面状発熱体の細孔に浸透して面状発熱体と絶縁体との密着性が向上し、多孔質の面状発熱体を樹脂製の絶縁体と一体成形する場合には樹脂が面状発熱体の細孔に浸透して面状発熱体と絶縁体との密着性が向上するので、熱放射器の即暖機能が向上する。
多孔質の面状発熱体として炭素繊維と天然パルプとの混抄紙は好適である。炭素繊維は効率の良い赤外線放射体である。炭素繊維と天然パルプとの混抄紙は多孔質であると共に樹脂の溶融温度に耐えられるので、炭素繊維と天然パルプとの混抄紙から成る面状発熱体は、樹脂製の絶縁体との一体成形に適している。炭素繊維の周囲に空隙が形成されているのが望ましい。空隙は断熱層を形成するので、混抄紙への通電後直ちに炭素繊維が昇温し、赤外線の放射が始まる。この結果熱放射器の即暖機能が向上する。
混抄紙における空隙の占有率は６０体積％以上であるのが望ましい。混抄紙における空隙の占有率が６０体積％以上であると、炭素繊維の周囲に断熱層である空気層が確実に形成されるので、炭素繊維の昇温速度が増大し、混抄紙への通電開始から赤外線の放射開始までの時間が短縮される。この結果、熱放射器の即暖機能が向上する。
熱源の人体へ差し向けられる面とは反対側の面に対峙する赤外線反射体を設けても良い。熱源の人体へ差し向けられる面とは反対側の面に対峙する赤外線反射体を設けることにより、熱源から人体とは反対方向へ放射された赤外線を人体方向へ反射させ、人体の昇温に寄与させることができる。この結果、熱放射器の即暖機能が向上する。
本発明に係る暖房装置おいては、表面樹脂層は熱源が発生させる赤外線の浸透深度未満の厚みであり、結果的に薄いので、外力に対して十分な強度を有さない。裏面樹脂層と表面樹脂層とで熱源をサンドイッチし、裏面樹脂層で表面樹脂層を補強することにより、即暖機能を有し、且つ外力に対して十分な強度を有する暖房装置が得られる。
表面樹脂層を裏面樹脂層で補強するためには、表面樹脂層と裏面樹脂層とを一体に組付ける必要がある。別体形成された両者を一体に組付ける好適な方法として以下が挙げられる。
(1)表面樹脂層から熱源を貫通して延在する突起を裏面樹脂層に形成した貫通孔に挿通し、突起の端部を加熱溶融して膨出部を形成する。
(2)表面樹脂層から熱源を貫通して延在し端部に膨出部が形成された突起を裏面樹脂層に形成した貫通孔に挿通する。
上記(1)、(2)の方法であれば、表面樹脂層と裏面樹脂層とが機械的に接合されるので、両者が接着し難い材料であっても、確実に両者を一体に組付けることができる。
(3)表面樹脂層と裏面樹脂層とを当接させ、裏面樹脂層の当接部又は表面樹脂層の当接部に予め埋設したワイヤーに通電し前記当接部を溶融接着する。
上記(3)の方法であれば、ワイヤーに通電し接合部を再度溶融させて両者を容易に分離できるので、熱源の取り外しが容易になり、熱源の再利用が促進される。
表面樹脂層と熱源と裏面樹脂層とが上記(1)乃至(3)の何れかの方法で一体に組付けられている場合、工作誤差により生じた表面樹脂層と裏面樹脂層と間の寸法の不一致により十分な一体性が得られない場合がある。裏面樹脂層と熱源との間に緩衝材が挟まれていれば、表面樹脂層と裏面樹脂層と間の寸法の不一致が緩衝剤によって吸収されるので、十分な一体性が得られる。
断熱性のある緩衝材を用いれば、熱源の発生する熱が緩衝材に奪われるおそれが無く、熱源の熱効率が向上し、暖房装置の即暖機能が向上する。
上記(1)〜(3)の方法において、熱源を表面樹脂層の色と同一の色に着色しても良い。熱源が表面樹脂層の色と同一の色に着色されていれば、表面樹脂層が淡色であっても熱源は透けて見えず、暖房装置の使用者は違和感を抱かない。
上記(1)〜(3)の方法において、表面樹脂層及び／又は裏面樹脂層を発泡樹脂層としても良い。表面樹脂層及び／又は裏面樹脂層が発泡樹脂層であれば、暖房装置が軟質になり、暖房装置の快適性が増加する。
上記(1)〜(3)の方法において、熱源を予め樹脂フィルムで被覆しても良い。熱源を予め樹脂フィルムで被覆しておけば、表面樹脂層と熱源と裏面樹脂層とを一体に組付ける時に、熱源の損傷が防止され、且つ熱源の取扱いが容易になって暖房装置の製造効率が向上する。
熱源を予め樹脂フィルムで被覆する場合には、裏面樹脂層に向かい合う樹脂フィルムを赤外線反射フィルムとしても良い。熱源の人体へ差し向けられる面の反対側の面から放射された赤外線が赤外線反射フィルムで反射されて人体へ差し向けられるので、暖房装置の即暖機能が向上する。
緩衝材を裏面樹脂層と一体成形しても良い。緩衝材を裏面樹脂層と一体成形すれば、表面樹脂層と熱源と裏面樹脂層とを一体に組付ける際に、表面樹脂層と裏面樹脂層との間に緩衝材を挿入する手間が省け、暖房装置の製造効率が向上する。
上記(1)〜(3)の方法において裏面樹脂層をハニカム構造としても良い。裏面樹脂層をハニカム構造とすることにより、暖房装置が軽量化される。
上記(1)〜(3)の方法において裏面樹脂層の熱源と接する面に凹部を形成し凹部内に温度センサを配設しても良い。熱源に近接して温度センサを配設すれば熱源の制御を正確に行うことができひいては暖房装置の制御を正確に行うことができる。
熱源に、場所による温度むらが在る場合には、表面樹脂層の厚みを、熱源の高温部に対峙する部位では大きく、熱源の低温部に対峙する部位では小さく設定するのが望ましい。表面樹脂層の厚みを、熱源の高温部に対峙する部位では大きく、熱源の低温部に対峙する部位では小さく設定すれば、人体との接触面である表面樹脂層の表面の温度分布が一定になるので、暖房装置の快適性が向上する。
本発明に係る暖房装置は、部屋暖房装置、トイレ室暖房装置等に広く応用することができる。部屋暖房装置として床暖房パネル、壁暖房パネル、暖房カーペット、パネルヒータ等が挙げられる。トイレ室暖房装置として、暖房トイレマット、パネルヒータ、暖房便蓋、暖房便座等が挙げられる。柔軟な面状発熱体を使用し、柔軟な表面樹脂層と裏面樹脂層とを使用すれば、本発明に係る暖房装置を暖房膝掛、防寒服、椅子の座部、椅子の背もたれ、椅子の肘掛け等に応用することも可能である。
本発明に係る部屋暖房装置において、部屋内に居る人体を検知する人体検知手段と、人体検知手段が人体を検知している時にのみ熱源に通電する熱源制御手段とを設けても良い。部屋内に人体が居る時にのみ部屋暖房装置を作動させることにより、電力消費を節減することができる。
本発明に係るトイレ室暖房装置において、トイレ室外からの指令に基づいて熱源に通電する熱源制御手段を設けても良い。係る熱源制御手段を設けておけば、トイレ室の使用直前にトイレ室暖房装置を作動させトイレ室を暖房して快適にトイレ室を使用し、トイレ室の使用直後にトイレ室暖房装置を停止させて電力消費を節減することができる。
本発明に係るトイレ室暖房装置において、トイレ室の照明が点灯している時にのみ熱源に通電する熱源制御手段を設けても良い。一般家庭においては、トイレ室の照明はトイレ室の使用時にのみ点灯されるので、上記の熱源制御手段を設けておけば、トイレ室の使用中にのみトイレ室暖房装置を作動させて、電力消費を節減することができる。
本発明に係るトイレ室暖房装置において、トイレ室内に居る人体を検知する人体検知手段と、人体検知手段が人体を検知している時にのみ熱源に通電する熱源制御手段とを設けても良い。トイレ室内に人体が居る時にのみトイレ室暖房装置を作動させることにより、電力消費を節減することができる。
人体検知手段が人体を検知してから所定時間経過後に、熱源に通電するように熱源制御手段を構成しても良い。人体がトイレ室に入ると直ちに人体検知手段が人体を検知する。人体がトイレ室へ入ってから便座に着座するまで１０秒乃至２０秒の間隔があるので、人体検知手段が人体を検知してから所定時間経過後にトイレ室暖房装置を作動させても、人体が便座に着座するまでに残余の時間が在る。本発明に係るトイレ室暖房装置は即暖性に優れるので、当該トイレ室暖房装置の人体との接触面は、当該残余の時間内に十分に適温まで昇温することができる。従って暖房装置の快適性は損なわれない。トイレ室暖房装置の作動開始を遅らせることにより、消費電力を節減することができる。
本発明に係るトイレ室暖房装置において、人体検知手段が人体を検知してから人体が便座に着座するまでの時間をＴとし、熱源への通電開始から表面樹脂層が所定温度まで昇温するまでの時間をｔとした時に、人体検知手段が人体を検知してからＴ−ｔ経過後に、熱源に通電するように熱源制御手段を構成しても良い。トイレ室暖房装置の作動開始をＴ−ｔ遅らせることにより、消費電力を節減することができる。
本発明に係るトイレ室暖房装置において、人体検知手段を人体迄の距離を測定することができるように構成し、人体と人体検知手段との間の距離が所定値になると熱源に通電するように熱源制御手段を構成しても良い。人体検知手段を便座近傍に設けておけば、人体が便座に所定距離まで接近した時にトイレ室暖房装置を作動させることができる。トイレ室暖房装置の作動開始を遅らせることにより、消費電力を節減することができる。
本発明に係るトイレ室暖房装置において、正の抵抗温度係数を有する熱源を使用しても良い。熱源の抵抗温度係数が正であれば、熱源の温度上昇と共に熱源の抵抗値が増加し、熱源を流れる電流が減少するので、熱源は所定の温度に漸近する。この結果、トイレ室暖房装置の過熱が防止される。
本発明に係るトイレ室暖房装置において、熱源に供給する電力を可変制御する熱源制御手段を設けても良い。熱源に供給する電力を可変制御することにより、トイレ室暖房装置の過熱を防止することができ、また室温等の外的条件が変化しても常にトイレ室暖房装置を適温まで昇温させることができる。
本発明に係るトイレ室暖房装置において、供給電力を階段状に変化させるように熱源制御手段を構成しても良い。供給電力を階段状に変化させることにより、トイレ室暖房装置の過熱を防止することができる。
本発明に係るトイレ室暖房装置において、フィードバック制御によって熱源への供給電力を決定するように熱源制御手段を構成しても良い。フィードバック制御により、迅速にトイレ室暖房装置を適温まで昇温させることができ、且つトイレ室暖房装置の過熱を防止することができる。
本発明に係るトイレ室暖房装置において、学習制御によって熱源への供給電力を決定するように熱源制御手段を構成しても良い。学習制御により、出荷時のトイレ室暖房装置の性能のバラツキを第１回目の使用時の作動実績に基づいて修正し、第２回目の使用時からはトイレ室暖房装置に所期の性能を発揮させることができる。
本発明に係るトイレ室暖房装置において、人体が便座に着座したことを検知する着座検知手段を設け、着座検知手段が着座を検知すると熱源への電力供給量を低減するように熱源制御手段を構成しても良い。人体が便座に着座した後は、便座に近接して置かれる暖房トイレマットには人体の足の部分が接触し、暖房便座や暖房便蓋には人体の臀部や背中が接触するので、これらのトイレ室暖房装置は人体の体温によって保温される。従って、人体が便座に着座した後は、上記のトイレ室暖房装置への電力供給量を減らしても、快適性を損なわない。トイレ室暖房装置への電力供給量を減らすことにより、消費電力を節減することができる。
〔発明を実施するための最良の形態〕
本発明の実施例に係る暖房装置が備える熱放射器を説明する。
第１（ａ）図、第１（ｂ）図に示すように、熱放射器１は、熱源である面状発熱体２と、面状発熱体２０人体へ差し向けられる面を被覆する絶縁体３と、面状発熱体２の人体へ差し向けられる面とは反対側の面を被覆する絶縁体４と、面状発熱体２の両端に取り付けられた一対の電極５とを備えている。絶縁体３の自由表面は人体との接触面を形成している。
面状発熱体２は通電されると発熱して人体への浸透深度が温感ポイント付近の赤外線を放射する。
温感ポイントとは皮膚内の温かさを感じる温度受容器が分布する部位を言う。温感ポイントは皮膚表面から２００〜３００μｍの距離に在る。
赤外線を物体へ向けて放射すると、赤外線は物体内へ入射し、物体に吸収されながら物体内を進行する。物体に吸収されなかった残余の赤外線は物体を透過する。入射エネルギーをＩ０とし透過エネルギーをＩ１とすると、透過率τはτ＝Ｉ１／Ｉ０で表される。透過率τは物体の物性と厚さとに左右される。透過率τと物体の吸収係数μと物体の厚さｘとの間には、τ＝ｅｘｐ（−μｘ）なる関係がある。吸収係数μは物体によって異なり、且つ赤外線の波長に応じて変化する。変化率も物体によって異なる。赤外線が物体を透過できるか否かの指標として浸透深度が用いられる。浸透深度とは物体内へ入射した赤外線が物体に吸収されて１／１０に減衰するまでの進行距離、すなわち透過率τが１０％となる厚さを言う。浸透深度は物体の物性と赤外線の波長とによって変化する。波長が２．５〜５０μｍの赤外線の人体への浸透深度は２００〜３００μｍである。
絶縁体３の厚みは、絶縁体３への前記赤外線の浸透深度未満に設定されている。絶縁体３がポリプロピレン樹脂製の場合、波長が３〜１２μｍの赤外線の絶縁体３への浸透深度は約１．５ｍｍである。絶縁体３がアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂製の場合、波長が３〜１２μｍの赤外線の絶縁体３への浸透深度は約３９０μｍである。
熱放射器１においては、一対の電極５間に所定の電圧を印加して面状発熱体２に通電すると、面状発熱体２が発熱し赤外線を放射する。
面状発熱体２で発生した熱は熱伝達と熱伝導とにより絶縁体３の自由表面まで到達する。絶縁体３は、絶縁体３への赤外線の浸透深度未満の厚みであり、結果的に絶縁体３は薄いので、面状発熱体２で発生した熱は短時間で絶縁体３の自由表面まで到達し、人体との接触面である絶縁体３の自由表面を短時間で適温まで昇温させる。
面状発熱体２の人体へ差し向けられる面から放射された赤外線の一部は絶縁体３に吸収され絶縁体３内で熱に変換される。絶縁体３の厚みは絶縁体３への赤外線の浸透深度未満なので、絶縁体３の厚み方向の全ての部位で赤外線が吸収され熱に変換される。赤外線から変換された熱は、熱伝導により絶縁体３の自由表面まで到達する。絶縁体３の厚み方向の全ての部位で赤外線が吸収されて熱に変換されるので、又絶縁体３は薄いので、絶縁体３内で赤外線から変換された熱は短時間で絶縁体３の自由表面まで到達し、人体との接触面である絶縁体３の自由表面を短時間で適温まで昇温させる。
絶縁体３の厚みは当該絶縁体への赤外線の浸透深度未満なので、面状発熱体２の人体へ差し向けられる面から放射された赤外線の一部は絶縁体３を通過して外部へ放射され、絶縁体３の自由表面に接触する人体に吸収される。赤外線の人体への浸透深度は温感ポイント付近なので、温感ポイント近傍へ到達するまでに全て吸収されて熱に変換され、人体の温感ポイント近傍部を短時間で適温まで昇温させる。
上記説明から分かるように、熱放射器１は、人体との接触面である絶縁体３の自由表面を短時間で適温まで昇温させることができ、且つ人体の温感ポイント近傍部を直接加温して短時間で適温まで昇温させることができるので、高い即暖機能を有する。従って熱放射器１が組み込まれた暖房装置は即暖機能を有する。
絶縁体３の素材として、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、アクリロニトリル・スチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン等のスチレン系樹脂を使用するのが望ましい。これらの樹脂は赤外線の透過率が他の樹脂に比べて高いので、面状発熱体２から放射された赤外線の多くの部分が絶縁体３を通過して直接人体を加温する。この結果、人体の温感ポイント近傍の昇温速度が増加し、熱放射器１の即暖機能が更に高まる。上記樹脂中ポリエチレンテレフタレートは、人体に吸収され易い長波長の赤外線の透過率が高いので、熱放射器１の即暖機能の向上に特に有効である。
面状発熱体２と絶縁体３とは密着しているのが望ましい。両者が密着することにより、面状発熱体２と絶縁体３との間の熱伝達率が向上し、絶縁体３の自由表面の昇温速度が増加し、熱放射器１の即暖機能が向上する。一般的に、面状発熱体は、当該面状発熱体を被覆する絶縁体に密着することができる。
面状発熱体２は多孔質であるのが望ましい。多孔質の面状発熱体２を絶縁体３に接着する場合には接着剤が面状発熱体２の細孔に浸透して面状発熱体２と絶縁体３との密着性が向上し、多孔質の面状発熱体２と樹脂製の絶縁体３とを一体成形する場合には樹脂が面状発熱体２の細孔に浸透して面状発熱体２と絶縁体３との密着性が向上し、ひいては熱放射器１の即暖機能が向上する。
多孔質の面状発熱体２として第２図、第３図に例示する炭素繊維と天然パルプとの混抄紙は好適である。第２図、第３図に例示する面状発熱体２は、麻パルプ等の天然パルプ６とＰＶＡ系の樹脂から成るバインダー７とを水中で炭素繊維８に混抄してパルプ液とし、当該パルプ液を抄紙用の網の上に流してウエットシートを形成し、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て乾燥させてドライシートを形成し、ドライシートを加熱してバインダー７を溶融させ、炭素繊維８同志の点接触部、炭素繊維８と天然パルプ６との点接触部を接着して製造した炭素繊維８と天然パルプ６との混抄紙である。炭素繊維８同志の点接触状態がバインダー７によって維持されるので、安定した抵抗値を持つ面状発熱体２が得られる。混抄紙から成る面状発熱体２の両端に取り付けた一対の電極５間に所定の電圧を印加すると、炭素繊維８に電流が流れ、ジュール熱が発生して炭素繊維８が発熱し、赤外線を放射する。第２図、第３図に例示する混抄紙は、長さ１〜５ｍｍの炭素繊維を２５重量％含有し、秤量が２０．５ｇ／ｍ２であり、厚みが約２００μｍである。第３図から分かるように、炭素繊維８の周囲に空隙９が形成されている。
炭素繊維８は効率の良い赤外線放射体である。炭素繊維８と天然パルプ６との混抄紙は多孔質であると共に樹脂の溶融温度に耐えられるので、混抄紙から成る面状発熱体２は、樹脂製の絶縁体３との一体成形に適している。炭素繊維８の周囲に空隙９が形成されているのが望ましい。空隙９は断熱層を形成するので、混抄紙への通電後直ちに炭素繊維８が昇温し、赤外線の放射が始まる。この結果熱放射器１の即暖機能が向上する。
上記混抄紙における空隙９の占有率は６０体積％以上であるのが望ましい。上記混抄紙における空隙９の占有率が６０体積％以上であると、炭素繊維８の周囲に断熱層である空気層が確実に形成されるので、炭素繊維８の昇温速度が増加し、混抄紙への通電から赤外線の放射開始までの時間が短縮される。この結果、熱放射器１の即暖機能が向上する。
上記混抄紙の厚みが約２００μｍである場合には、混抄紙の秤量を約２１ｇ／ｍ２以下として、見かけ密度を約０．１０５ｇ／ｃｍ３以下にするのが望ましい。見かけ密度が０．１５ｇ／ｃｍ３を越えると空隙９の占有率が低下し、炭素繊維８の昇温速度が減少し、熱放射器１の即暖機能が低下する。第４図に、見かけ密度が０．１１ｇ／ｃｍ３の混抄紙と、見かけ密度が０．５ｇ／ｃｍ３の混抄紙の、定格消費電力に対する分光放射量を示す。第４図から、見かけ密度が低い混抄紙の放射量が見かけ密度が高い混抄紙の放射量よりも多いことが分かる。
第５図に示すように、面状発熱体２と絶縁体４との間に赤外線反射体１０、断熱体１１を挿入しても良い。面状発熱体２の人体へ差し向けられる面とは反対側の面から放射された赤外線が、赤外線反射体１０により人体方向へ反射され人体の昇温に寄与するので、熱放射器１の即暖機能が向上する。面状発熱体２で発生した熱の絶縁体４への伝達が断熱体１１により妨げられるので、絶縁体３の昇温速度が増加し、熱放射器１の即暖機能が向上する。
熱放射器１を備える暖房装置を以下に説明する。第６（ａ）図、第６（ｂ）図に示すように、暖房装置１２は、人体に向き合う表面樹脂層１３と、裏面樹脂層１４とを備えている。表面樹脂層１３が熱放射器１の面状発熱体２の人体へ差し向けられる面を被覆する絶縁体３を形成し、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とにより熱放射器１の面状発熱体２がサンドイッチされている。面状発熱体２の両端に一対の電極５が取り付けられている。
表面樹脂層１３は面状発熱体２が発生させる赤外線の浸透深度未満の厚みであり、結果的に薄いので、外力に対して十分な強度を有さない。裏面樹脂層１４と表面樹脂層１３とで面状発熱体２をサンドイッチし、裏面樹脂層１４で表面樹脂層１３を補強することにより、即暖機能を有し、且つ外力に対して十分な強度を有する暖房装置１２が得られる。
表面樹脂層１３を裏面樹脂層１４で補強するためには、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とを一体に組付ける必要がある。暖房便座として具現化された暖房装置１２に着目して、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とを一体に組付ける好適な方法例を説明する。
（１）方法１ 第７図、第８（ｂ）図に示すように、暖房便座として具現化された暖房装置１２ａは、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４と馬蹄形の面状発熱体２とを備えている。面状発熱体２の両端に一対の電極５が取り付けられている。電極５から電源コードが延在している。裏面樹脂層１４はハニカム構造を有している。面状発熱体２は表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とによりサンドイッチされている。表面樹脂層１３の自由表面は人体との接触面を形成している。表面樹脂層１３から面状発熱体２を貫通して延在する突起１３ａが、裏面樹脂層１４に形成した貫通孔１４ａに挿通され、突起１３ａの端部に貫通孔１４ａよりも大径の膨出部１３ｂが形成されている。突起１３ａを介して、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とが機械的に接合されている。
暖房装置１２ａを組み立てる際には、第８（ａ）図に示すように、表面樹脂層１３から延在する突起１３ａを面状発熱体２に形成した貫通孔に挿通する。面状発熱体２を表面樹脂層１３に接着する。第８（ｂ）図に示すように、突起１３ａを裏面樹脂層１４に形成した貫通孔１４ａに挿通し、突起１３ａの端部を加熱溶融して膨出部１３ｂを形成する。
本方法によれば、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とが機械的に接合されるので、両者が接着し難い材料であっても、確実に両者を一体に組付けることができる。
（２）方法２ 第９（ｂ）図に示すように、暖房便座として具現化された暖房装置１２ｂは、前述の暖房装置１２ａと略同様の構造を有している。但し暖房装置１２ｂにおいては、表面樹脂層１３から延在する突起１３ａの端部に予め膨出部１３ｃが形成されている。
暖房装置１２ｂを組み立てる際には、第９（ａ）図に示すように、表面樹脂層１３から延在する突起１３ａを面状発熱体２に形成した貫通孔に挿通する。面状発熱体２を表面樹脂層１３に接着する。第９（ｂ）図に示すように、端部に膨出部１３ｃが形成された突起１３ａを裏面樹脂層１４に形成した貫通孔１４ａに挿通する。貫通孔１４ａよりも大径の膨出部１３ｃは弾性変形しつつ貫通孔１４ａを通過する。
本方法によれば、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とが機械的に接合されるので、両者が接着し難い材料であっても、確実に両者を一体に組付けることができる。
（３）方法３ 第１０図、第１１図に示すように、暖房便座として具現化された暖房装置１２ｃは、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４と馬蹄形の面状発熱体２とを備えている。面状発熱体２の両端に一対の電極５が取り付けられている。電極５から電源コードが延在している。裏面樹脂層１４はハニカム構造を有している。面状発熱体２は表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とによりサンドイッチされている。表面樹脂層１３の自由表面は人体との接触面を形成している。暖房装置１２ｃの内周縁部と外周縁部とが、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４との当接部を形成している。当該当接部にワイヤー１５が配設されている。ワイヤー１５近傍の表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４との当接部は溶融接着されている。
暖房装置１２ｃを組み立てる際には、裏面樹脂層１４の当接部又は表面樹脂層１３の当接部にワイヤー１５を予め半没状態で取り付けておく。表面樹脂層１３に面状発熱体２を接着し、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とで面状発熱体２をサンドイッチし、暖房装置１２ｃの内周縁部と外周縁部とにおいて表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とを当接させた後、ワイヤー１５の端部に形成した一対の電極１６に所定電圧を印加してワイヤー１５に通電し、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４との当接部を溶融接着する。
本方法によれば、ワイヤー１５に通電し表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４との接合部を再度溶融させて両者を容易に分離できるので、面状発熱体２を容易に取り外して再利用することができる。これにより、面状発熱体２の再利用が促進される。
表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とを一体に組付ける方法の参考例を説明する。
（ａ）参考方法ａ 第１２図に示すように、暖房便座として具現化された暖房装置１２ｄにおいては、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とが一体的に融合している。
暖房装置１２ｄの組立に際しては、第１３図に示すように、予め成形された裏面樹脂層１４に面状発熱体２載置して接着する。第１４図に示すように、裏面樹脂層１４を低圧成形金型１６の下型１６ａにセットする。低圧成形金型１６を開いた状態で下型１６ａに上面樹脂層１３を形成する樹脂１７を流し込み、上型１６ｂを閉じて低圧成形法により暖房装置１２ｄを成形する。
本方法によれば、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４とが融合して強固に一体化されるので、暖房装置１２ｄの外力に対する強度が向上する。また表面樹脂層１３と面状発熱体２との密着性が向上するので、暖房装置１２ｄの即暖機能が向上する。低圧成形することにより、成形中の面状発熱体２の破損を防止することができる。
上記の参考方法ａにおいて、予め成形された表面樹脂層１３に面状発熱体２を載置して接着し、表面樹脂層１３を低圧成形金型１６の上型１６ｂにセットし、低圧成形金型１６を開いた状態で上型１６ｂに裏面樹脂層１４を形成する樹脂１７を流し込み、下型１６ａを閉じて低圧成形法により暖房装置１２ｄを成形しても良い。但しこの場合には低圧成形金型１６を上下に逆転させた状態で使用する。
上記の参考方法ａにおいて、第１５図に示すように、予め成形された裏面樹脂層１４に、面状発熱体２の載置位置を特定するための突起１４ｂを形成しても良い。突起１４ｂにより、面状発熱体２の位置ずれ、当該位置ずれによる面状発熱体２のしわの発生が防止される。予め成形された表面樹脂層１３に面状発熱体２を載置する場合には、表面樹脂層１３に突起１４ｂと同様の突起を形成しても良い。
上記の参考方法ａにおいて、第１６図に示すように、予め成形された裏面樹脂層１４の面状発熱体２を載置する面に、凹凸又は溝１４ｃを形成しても良い。表面樹脂層１３が凹凸、溝１４ｃへ食い込み、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４との接合強度が高まり、両者の一体性、ひいては暖房装置１２ｄの外力に対する強度が高まる。
（ｂ）参考方法ｂ 第１７図に示すように、暖房便座として具現化された暖房装置１２ｅは表面樹脂層１３と、面状発熱体２と、表面樹脂層１３と協働して面状発熱体２をサンドイッチする裏面樹脂層１４と、裏蓋１８とを備えている。裏面樹脂層１４はハニカム構造を有している。裏面樹脂層１４と裏蓋１８との間に中空部が形成されている。
暖房装置１２ｅの組立に際しては、第１８（ａ）図に示すように、上型１９ａと中型１９ｂと下型１９ｃとから成る低圧成形金型１９を用いて表面樹脂層１３を低圧成形する。上型１９ａのみを脱型し、成形された表面樹脂層１３が収縮して反り返るのを中型１９ｂにより防止する。第１８（ｂ）図に示すように、表面樹脂層１３に面状発熱体２を載置して接着し、下型１９ｃに裏面樹脂層１４を形成する樹脂を流し込み、上型１９ｄを閉じて低圧成形法により裏面樹脂層１４を表面樹脂層１３と一体成形する。成形体を低圧成形金型１９から取り出し、予め成形した裏蓋１８を取り付ける。
上記の参考方法ｂによれば、上記方法４と同様の効果が得られるのに加えて、一連の連続した工程で表面樹脂層１３と面状発熱体２と裏面樹脂層１４とを一体に組付けることができ、半製品である予め成形された表面樹脂層１３又は裏面樹脂層１４を搬送する手間と、表面樹脂層１３又は裏面樹脂層１４を低圧成形金型にセットする手間とを省くことができる。裏面樹脂層１４と裏蓋１８との間の中空部は配線用空間として利用され、且つ暖房装置１２ｅ軽量化に寄与する。
上記の参考方法ｂにおいて、裏面樹脂層１４を先に成形して金型内に保持し、次いで表面樹脂層１３を裏面樹脂層１４と一体成形しても良い。
（ｃ）参考方法ｃ 第１９図に示すように、暖房便座として具現化された暖房装置１２ｆは表面樹脂層１３と、面状発熱体２と、表面樹脂層１３と協働して面状発熱体２をサンドイッチする裏面樹脂層１４とを有している。
暖房装置１２ｆの組立に際しては、第２０（ａ）図に示すように、表面樹脂層１３を形成する樹脂フィルム２０を低圧成形用金型２１の下型２１ａに吸引密着させ、樹脂フィルム２０に面状発熱体２を載せて接着し、第２０（ｂ）図に示すように、下型２１ａに裏面樹脂層１４となる樹脂材料２２を流し込み、上型２１ｂを閉じ低圧加圧する。
上記の参考方法ｃによれば、上記の方法４と同様の効果が得られるのに加えて、表面樹脂層１３の厚みを均一にし且つ表面樹脂層１３を薄くすることができる。表面樹脂層１３の厚みが均一であれば、人体との接触面である表面樹脂層１３の自由表面の温度が均一になって暖房装置１２ｆの快適性が高まる。表面樹脂層１３が薄ければ、表面樹脂層１３を通過する赤外線の量が増加し、人体の温感ポイント近傍の昇温速度が増加し、暖房装置１２ｆの即暖機能が向上する。
（ｄ）参考方法ｄ 第２１図に示すように、暖房便座として具現化された暖房装置１２ｇは、表面樹脂層１３と、面状発熱体２と、表面樹脂層１３と協働して面状発熱体２をサンドイッチする裏面樹脂層１４とを有している。
暖房装置１２ｇの組立に際しては、第２２図に示すように、面状発熱体２を低圧成形用金型２３の下型２３ａにセットし、下型２３ａに裏面樹脂層１４となる樹脂材料２４を流し込み、上型２３ｂを閉じ低圧加圧して裏面樹脂層１４と面状発熱体２とを一体に組付ける。次いで、面状発熱体２が一体に組付けられた裏面樹脂層１４を図示しない他の低圧成形用金型にセットし、当該金型に表面樹脂層１３となる樹脂材料を流し込み、金型を閉じ低圧加圧する。
上記の参考方法ｄによれば、表面樹脂層１３と面状発熱体２と裏面樹脂層１４との一体性が高まり、暖房装置１２ｇの外力に対する強度が向上する。また表面樹脂層１３と面状発熱体２との密着性が向上するので、表面樹脂層１３の自由表面の昇温速度が増加し、暖房装置１２ｇの即暖性が向上する。
上記の参考方法ｄにおいて、先ず表面樹脂層１３と面状発熱体２とを一体的に組付け、次いで裏面樹脂層１４を表面樹脂層１３に一体的に組付けても良い。
上記の参考方法ｄにおいて、第２２図に示すように、低圧成形用金型２３の下型２３ａに、面状発熱体２の載置位置を特定するための突起２３ｃを形成しても良い。突起２３ｃにより、面状発熱体２の位置ずれ、当該位置ずれによる面状発熱体２のしわの発生を防止することができる。
暖房装置１２ａ〜１２ｇにおいて、面状発熱体２を表面樹脂層１３の色と同一の色に着色しても良い。面状発熱体２が表面樹脂層１３の色と同一の色に着色されていれば、表面樹脂層１３が淡色であっても面状発熱体２は透けて見えず、暖房装置１２ａ〜１２ｇの使用者は違和感を抱かない。
暖房装置１２ａ〜１２ｇにおいて、第２３図に示すように、表面樹脂層１３及び／又は裏面樹脂層１４を発泡樹脂層としても良い。表面樹脂層１３及び／又は裏面樹脂層１４が発泡樹脂層であれば、暖房装置１２ａ〜１２ｇが軟質になり、暖房装置１２ａ〜１２ｇの快適性が増加する。
暖房装置１２ａ〜１２ｇにおいて、第２４図に示すように、面状発熱体２を予め樹脂フィルム２５で被覆しても良い。面状発熱体２を予め樹脂フィルム２５で被覆しておけば、表面樹脂層１３と面状発熱体２と裏面樹脂層１４とを一体に組付ける時に、面状発熱体２の損傷が防止され、且つ面状発熱体２の取扱いが容易になって暖房装置１２ａ〜１２ｇの製造効率が向上する。
暖房装置１２ａ〜１２ｇにおいて、面状発熱体２を予め樹脂フィルム２５で被覆する場合、第２４図に示すように、裏面樹脂層１４に向かい合う樹脂フィルム２５を赤外線反射フィルム２５ａとしても良い。面状発熱体２の人体へ差し向けられる面の反対側の面から放射された赤外線が赤外線反射フィルム２５ａで反射されて人体へ差し向けられるので、暖房装置１２ａ〜１２ｇの即暖機能が向上する。
暖房装置１２ａ〜１２ｃにおいて、第２５図に示すように、裏面樹脂層１４と面状発熱体２との間に緩衝材２６を挟んでも良い。表面樹脂層１３と面状発熱体２と裏面樹脂層１４とが上記の方法１乃至３中の何れかの方法で一体に組付けられている場合、工作誤差により生じた表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４と間の寸法の不一致により十分な一体性が得られない場合がある。裏面樹脂層１４と面状発熱体２との間に緩衝材２６が挟まれていれば、表面樹脂層１３と裏面樹脂層１４と間の寸法の不一致が緩衝材２６によって吸収されるので、十分な一体性が得られる。
暖房装置１２ａ〜１２ｃにおいて、裏面樹脂層１４と面状発熱体２との間に緩衝材２６を挟む場合、緩衝材２６を裏面樹脂層１４と一体成形しても良い。緩衝材２６を裏面樹脂層１４と一体成形すれば、表面樹脂層１３と面状発熱体２と裏面樹脂層１４とを一体に組付ける際に、面状発熱体２と裏面樹脂層１４との間に緩衝材２６を挿入する手間が省け、暖房装置１２ａ〜１２ｃの製造効率が向上する。
暖房装置１２ａ〜１２ｃにおいて、裏面樹脂層１４と面状発熱体２との間に緩衝材２６を挟む場合、断熱性のある緩衝材２６を用いても良い。断熱性のある緩衝材２６を用いれば、面状発熱体２で発生する熱が緩衝材２６に奪われるおそれが無く、面状発熱体２の熱効率が向上し、暖房装置１２ａ〜１２ｃの即暖機能が向上する。
暖房装置１２ａ〜１２ｃ、１２ｅのように、裏面樹脂層１４をハニカム構造としても良い。裏面樹脂層１４をハニカム構造とすることにより、暖房装置１２ａ〜１２ｃ、１２ｅが軽量化される。
暖房装置１２ａ〜１２ｃにおいて、第２６図に示すように、裏面樹脂層１４の面状発熱体２と接する面に凹部１４ｄを形成し、凹部１４ｄ内に温度センサ２７を配設しても良い。面状発熱体２に近接して温度センサ２７を配設すれば、面状発熱体２の制御を正確に行うことができ、ひいては暖房装置１２ａ〜１２ｃの制御を正確に行うことができる。
暖房装置１２ａ〜１２ｇにおいて、面状発熱体２に場所による温度むらが在る場合には、表面樹脂層１３の厚みを、面状発熱体２の高温部に対峙する部位では大きく、面状発熱体３の低温部に対峙する部位では小さく設定するのが望ましい。第２７図に示す例では、面状発熱体２の電極５の部位が他の部位に比べて高温になることを勘案して、表面樹脂層１３の電極５に対峙する部位の厚みを、他の部位に比べて大きく設定している。第７図、第１０図に示す馬蹄形の面状発熱体２においては、電極５間距離が内縁部から外縁部へ向けて漸増するので、発熱温度が内縁部から外縁部へ向けて漸減する。従って、馬蹄形の面状発熱体２を使用する場合には、表面樹脂層１３の厚みを、面状発熱体２の高温の内縁部に対峙する部位から低温の外縁部に対峙する部位へ向けて漸減させるのが望ましい。表面樹脂層１３の厚みを、面状発熱体２の高温部に対峙する部位では大きく、面状発熱体２の低温部に対峙する部位では小さく設定すれば、人体との接触面である表面樹脂層１３の自由表面の温度分布が一定になるので、暖房装置１２ａ〜１２ｇの快適性が向上する。
熱放射器１を備える暖房装置１２は、部屋暖房装置、トイレ室暖房装置等に広く応用することができる。部屋暖房装置として、第２８図に示すように、床暖房パネル１２ｈ、壁暖房パネル１２ｉ、暖房カーペット１２ｊ、パネルヒータ１２ｋ等の人体との接触面を有する暖房装置が挙げられる。トイレ室暖房装置として、第２９図に示すように、暖房トイレマット１２ｍ、パネルヒータ１２ｎ、暖房便蓋１２ｐ、暖房便座１２ｑ等の人体との接触面を有する暖房装置が挙げられる。柔軟な面状発熱体２を使用し、柔軟な表面樹脂層１２と裏面樹脂層１４とを使用すれば、本発明に係る暖房装置１２を暖房膝掛、防寒服、椅子の座部、椅子の背もたれ、椅子の肘掛け等に応用することも可能である。
第２８図に示す床暖房パネル１２ｈ、壁暖房パネル１２ｉ、暖房カーペット１２ｊ、パネルヒータ１２ｋ等の部屋暖房装置において、赤外線検知センサ、焦電センサ、ドップラーセンサ、マイクロ波センサ、ＣＯ２センサ、マイクロホンセンサ等の部屋内に居る人体を検知する人体検知装置２８と、人体検知装置２８が人体を検知している時にのみ面状発熱体２に通電する熱源制御装置２９とを設けても良い。部屋内に人体が居る時にのみ部屋暖房装置を作動させることにより、電力消費を節減することができる。
第２９図に示す暖房トイレマット１２ｍ、パネルヒータ１２ｎ、暖房便蓋１２ｐ、暖房便座１２ｑ等のトイレ室暖房装置において、トイレ室外に設置した操作スイッチ３０からの指令に基づいて面状発熱体２に通電する熱源制御装置３１ａを設けても良い。熱源制御装置３１ａを設けておけば、トイレ室の使用直前に操作スイッチ３０を操作しトイレ室暖房装置を作動させトイレ室を暖房して快適にトイレ室を使用し、トイレ室の使用直後にトイレ室暖房装置を停止させて電力消費を節減することができる。
第２９図に示す暖房トイレマット１２ｍ、パネルヒータ１２ｎ、暖房便蓋１２ｐ、暖房便座１２ｑ等のトイレ室暖房装置において、トイレ室内またはトイレ室外に設置した操作スイッチ３２が操作され、トイレ室の照明灯３３が点灯している時にのみ面状発熱体２に通電する熱源制御装置３１ｂを設けても良い。一般家庭においては、トイレ室の照明灯３３はトイレ室の使用時にのみ点灯されるので、熱源制御装置３１ｂを設けておけば、トイレ室の使用中にのみトイレ室暖房装置を作動させて、電力消費を節減することができる。
第２９図に示す暖房トイレマット１２ｍ、パネルヒータ１２ｎ、暖房便蓋１２ｐ、暖房便座１２ｑ等のトイレ室暖房装置において、トイレ室内に居る人体を検知する人体検知装置３４と、人体検知装置３４が人体を検知している時にのみ面状発熱体２に通電する熱源制御装置３１ｃとを設けても良い。トイレ室内に人体が居る時にのみトイレ室暖房装置を作動させることにより、電力消費を節減することができる。第２８図の人体検知装置２８と同様の装置を人体検知装置３４に使用しても良く、或いは洗浄便座装置の着座検知装置を人体検知装置３４に使用しても良い。
第２８図の人体検知装置２８と同様の装置を人体検知装置３４に使用する場合、人体検知装置３４が人体を検知してから所定時間経過後に、面状発熱体２に通電するように熱源制御装置３１ｃを構成しても良い。人体がトイレ室に入ると直ちに人体検知装置３４が人体を検知する。人体がトイレ室へ入ってから便座１２ｑに着座するまで１０秒乃至２０秒の間隔があるので、人体検知装置３４が人体を検知してから所定時間経過後にトイレ室暖房装置を作動させても、人体が便座１２ｑに着座するまでに残余の時間が在る。熱放射器１を備えるトイレ室暖房装置は即暖性に優れるので、トイレ室暖房装置の人体との接触面、即ち表面樹脂層１３の自由表面は、当該残余の時間内に十分に適温まで昇温することができる。暖房トイレマット１２ｍ、パネルヒータ１２ｎ、暖房便蓋１２ｐ、暖房便座１２ｑ等のトイレ室暖房装置は、便座１２ｑに着座した人体に接触し或いは極く接近して、人体を暖房するものなので、人体が便座１２ｑに着座するまでに、人体との接触面が適温まで昇温していれば、トイレ暖房装置の快適性は損なわれない。トイレ室暖房装置の作動開始を遅らせることにより、消費電力を節減することができる。
人体検知装置３４が人体を検知してから人体が便座１２ｑに着座するまでの時間をＴとし、面状発熱体２への通電開始から表面樹脂層１３の自由表面が所定温度まで昇温するまでの時間をｔとした時に、人体検知装置３４が人体を検知してからＴ−ｔ経過後に、面状発熱体２に通電するように熱源制御装置３１ｃを構成しても良い。人体が便座１２ｑに着座するまでにトイレ室暖房装置の人体との接触面は適温まで昇温するので、トイレ室暖房装置の快適性は損なわれない。トイレ室暖房装置の作動開始をＴ−ｔ遅らせることにより、消費電力を節減することができる。
人体検知装置３４を人体との距離を測定することができるように構成し、第３０図に示すように、人体検知装置３４を便器に併設した洗浄水タンクに取付け、人体検知装置３４が測定した人体との距離が所定値になると面状発熱体２に通電するように熱源制御装置３１ｃを構成しても良い。カメラのオートフォーカス用のセンサを距離測定の可能な人体検知装置３４として使用することができる。熱放射器１を備えるトイレ室暖房装置は即暖性に優れるので、人体が便座１２ｑに所定距離まで接近した時にトイレ室暖房装置を作動させても、トイレ室暖房装置の人体との接触面は、人体が便座１２ｑに着座するまでに適温まで昇温する。従って、トイレ室暖房装置の快適性は損なわれない。トイレ室暖房装置の作動開始を遅らせることにより、消費電力を節減することができる。
第２９図に示す暖房トイレマット１２ｍ、パネルヒータ１２ｎ、暖房便蓋１２ｐ、暖房便座１２ｑ等のトイレ室暖房装置において、熱放射器１の面状発熱体２として正の抵抗温度係数を有する発熱体を使用しても良い。面状発熱体２の抵抗温度係数が正であれば、第３１図に示すように、面状発熱体２の温度上昇と共に面状発熱体２の抵抗値が増加し、面状発熱体２を流れる電流が減少するので、面状発熱体２は所定の温度に漸近する。この結果、トイレ室暖房装置の過熱が防止される。前記所定温度を体温に近い適温に設定しておけば、トイレ室暖房装置の人体との接触面は自動的に適温まで昇温する。抵抗温度係数が正の抵抗体の例としてカーボン粒子とマトリクス樹脂とを混合した発熱素子が挙げられる。当該発熱素子に通電するとカーボン粒子が発熱して発熱素子の温度が上昇する。発熱素子の温度が上昇するとマトリクス樹脂が熱膨張し、カーボン粒子間距離が増加して電気抵抗が増加し、電流値が減少して発熱素子の温度が下降する。発熱素子の温度が下降するとマトリクス樹脂が収縮し、カーボン粒子間距離が減少して電気抵抗が減少し、電流値が増加して発熱素子の温度が上昇する。上記現象が繰り返されて発熱素子は一定の温度に保持される。金属抵抗体も正の抵抗温度係数を有する発熱体である。
第２９図に示す暖房トイレマット１２ｍ、パネルヒータ１２ｎ、暖房便蓋１２ｐ、暖房便座１２ｑ等のトイレ室暖房装置において、熱源制御装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃを、面状発熱体２に供給する電力を可変制御するように構成しても良い。熱放射器１の面状発熱体２に供給する電力を可変制御することにより、トイレ室暖房装置の過熱を防止することができ、また室温等の外的条件が変化しても常にトイレ室暖房装置を適温まで昇温させることができる。
第２９図に示す暖房トイレマット１２ｍ、パネルヒータ１２ｎ、暖房便蓋１２ｐ、暖房便座１２ｑ等のトイレ室暖房装置において、熱源制御装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃを、第３２図に示すように、供給電力を階段状に変化させるように構成しても良い。供給電力を階段状に変化させることにより、トイレ室暖房装置の温度の立ち上がりを速くすることができ、又トイレ室暖房装置の過熱を防止することができる。
第２９図に示す暖房トイレマット１２ｍ、パネルヒータ１２ｎ、暖房便蓋１２ｐ、暖房便座１２ｑ等のトイレ室暖房装置において、熱源制御装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃを、第３３図に示すように、フィードバック制御によって面状発熱体２への供給電力を決定するように構成しても良い。トイレ室暖房装置の適正表面温度を設定値とし、トイレ室暖房装置の現在の表面温度を制御変数とし、両者の差を偏差とし、偏差に応じたＰＩＤ演算を行って、操作変数である面状発熱体２への供給電力を決定し、当該電力を制御対象である面状発熱体２へ供給する。雰囲気温度の急激な変化等が外乱となって制御変数に影響を与える。Ｐ演算は偏差に比例して操作変数を変化させる制御である。Ｉ演算は偏差の時間積分に比例して操作変数を変化させる制御である。Ｄ演算は偏差の時間微分に比例して操作変数を変化させる制御である。ＰＩＤ演算ではこれらの演算を組み合わせて操作変数を決定する。ＰＩＤ制御により速く的確な最適制御が可能となる。
第３４図に示すように、制御開始時の偏差が大きい場合にはＤ制御を省いて即暖性を確保し（第３４図のラインａ）、制御開始時の偏差が小さい場合にはＰ制御を省いてオーバーシュートを防止する（第３４図のラインｂ）。一般に制御開始時にはＤ制御を省き、偏差が小さくなった時点でＤ制御を開始することにより、即暖性が得られる。
トイレ室内の雰囲気温度に応じて、第３２図の制御における初期供給電力、第３３図の制御における初期制御定数を決定するようにしても良い。雰囲気温度が低い場合には初期供給電力を大きくし又初期制御定数を大きくしてトイレ室暖房装置の即暖性を高めることができ、雰囲気温度が高い場合には初期供給電力を小さくし又初期制御定数を小さくしてトイレ室暖房装置の過熱を防止することができる。
第２９図に示す暖房トイレマット１２ｍ、パネルヒータ１２ｎ、暖房便蓋１２ｐ、暖房便座１２ｑ等のトイレ室暖房装置において、熱源制御装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃを、学習制御によって面状発熱体２への供給電力を決定するように構成しても良い。トイレ室暖房装置の工場出荷の際に、トイレ室暖房装置の表面温度が所定時間内に設定値に達するように、第３２図、第３３図に示す制御の制御定数が決定される。当該制御定数を用いた制御により、第３５図のラインａで示すように、トイレ室暖房装置の表面温度が、制御開始後所定時間ｔ０で設定温度Ｔ０に到達することが予定されている。しかし、面状発熱体２の性能のバラツキ、表面樹脂層１３の厚みのバラツキ等により、実際の稼働時に、第３５図のラインｂで示すように、トイレ室暖房装置の表面温度が、制御開始後所定時間ｔ０で設定温度Ｔ０よりも△Ｔ低い温度までしか到達しない場合がある。かかる場合に、学習制御により偏差△Ｔに応じて制御定数を修正し、面状発熱体２への供給電力を修正すれば、次回の稼働からは、トイレ暖房装置は所期の性能を発揮することができる。
第２９図に示す暖房トイレマット１２ｍ、パネルヒータ１２ｎ、暖房便蓋１２ｐ、暖房便座１２ｑ等のトイレ室暖房装置において、人体が便座１２ｑに着座したことを検知する着座検知装置３５を設け、着座検知装置３５が着座を検知すると面状発熱体２への電力供給量を低減するように熱源制御装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃを構成しても良い。荷重センサを着座検知装置３５として使用することができる。人体が便座１２ｑに着座した後は、便座１２ｑに近接して置かれる暖房トイレマット１２ｍには人体の足の部分が接触し、暖房便座１２ｑや暖房便蓋１２ｐには人体の臀部や背中が接触し、またパネルヒータ１２ｎも人体に極めて接近するので、これらのトイレ室暖房装置は人体の体温によって保温される。従って、人体が便座１２ｑに着座した後は、上記のトイレ室暖房装置への電力供給量を減らしても、快適性を損なわない。トイレ室暖房装置への電力供給量を減らすことにより、消費電力を節減することができる。
〔産業上の利用可能性〕
本発明により、人体との接触面を有する暖房装置であって、即暖性のある暖房装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
第１（ａ）図は本発明の実施例に係る暖房装置が備える熱放射器の断面図である。第１（ｂ）図は第１（ａ）図の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
第２図は本発明の実施例に係る暖房装置が備える熱放射器の面状発熱体の平面図である。
第３図は第２図の部分拡大図である。
第４図は面状発熱体からの輻射熱量を示す図である。
第５図は本発明の他の実施例に係る暖房装置が備える熱放射器の断面図である。
第６（ａ）図は本発明の実施例に係る暖房装置の断面図である。第６（ｂ）図は第６（ａ）図の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
第７図は暖房便座として具現化された本発明の実施例に係る暖房装置の上面図である。
第８（ａ）図、第８（ｂ）図は第７図の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
第９（ａ）図、第９（ｂ）図は暖房便座として具現化された本発明の実施例に係る暖房装置の断面図である。
第１０図は暖房便座として具現化された本発明の実施例に係る暖房装置の上面図である。
第１１図は第１０図の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
第１２図は暖房便座として具現化された本発明の参考例に係る暖房装置の断面図である。
第１３図は第１２図の暖房装置の組付け方法を示す断面図である。
第１４図は第１２図の暖房装置の組付け方法を示す暖房装置と金型の断面図である。
第１５図は第１２図の暖房装置の他の組付け方法を示す断面図である。
第１６図は第１２図の暖房装置の他の組付け方法を示す断面図である。
第１７図は暖房便座として具現化された本発明の参考例に係る暖房装置の断面図である。
第１８（ａ）図、第１８（ｂ）図は第１７図の暖房装置の組付け方法を示す暖房装置と金型の断面図である。
第１９図は暖房便座として具現化された本発明の参考例に係る暖房装置の断面図である。
第２０（ａ）図、第２０（ｂ）図は第１９図の暖房装置の組付け方法を示す暖房装置と金型の断面図である。
第２１図は暖房便座として具現化された本発明の参考例に係る暖房装置の断面図である。
第２２図は第２１図の暖房装置の組付け方法を示す暖房装置と金型の断面図である。
第２３図は暖房便座として具現化された本発明の実施例に係る暖房装置の断面図である。
第２４図は樹脂フィルムで被覆された面状発熱体の断面図である。
第２５図は暖房便座として具現化された本発明の実施例に係る暖房装置の断面図である。
第２６図は暖房便座として具現化された本発明の実施例に係る暖房装置の断面図である。
第２７図は暖房便座として具現化された本発明の実施例に係る暖房装置の断面図である。
第２８図は本発明の実施例に係る暖房装置が配設された部屋の鳥瞰図である。
第２９図は本発明の実施例に係る暖房装置が配設されたトイレ室の鳥瞰図である。
第３０図は本発明の実施例に係る暖房装置が配設されたトイレ室の断面図である。
第３１図は本発明の実施例に係る暖房装置が備える面状発熱体に流れる電流と面状発熱体の温度との関係を示す図である。
第３２図は本発明の実施例に係る暖房装置の制御例を示す図である。
第３３図は本発明の実施例に係る暖房装置の制御例を示す図である。
第３４図は本発明の実施例に係る暖房装置の制御例を示す図である。
第３５図は本発明の実施例に係る暖房装置の制御例を示す図である。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８（ａ）】
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【図１８（ｂ）】
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【図１９】
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【図２０（ａ）】
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【図２０（ｂ）】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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