天井放射暖房発熱パネルの製造方法および該製造方法により得られた天井放射暖房発熱パネル
【課題】熱放射効率が改善されて、省エネルギー化に貢献し、健康にも寄与し得る天井放射暖房発熱パネルを提供すること。
【解決手段】パネル基板１と、該パネル基板１上に設けられ、かつ発熱体３が不燃性塗膜６で絶縁被覆されて形成された電極４、５を有する薄膜状発熱体２と、該薄膜状発熱体２上に設けられた不燃性遠赤外線放射膜７を含み、前記薄膜状発熱体２に対する通電により、前記不燃性遠赤外線放射膜７を介して放射された輻射熱により前記室内が暖房される。
【解決手段】パネル基板１と、該パネル基板１上に設けられ、かつ発熱体３が不燃性塗膜６で絶縁被覆されて形成された電極４、５を有する薄膜状発熱体２と、該薄膜状発熱体２上に設けられた不燃性遠赤外線放射膜７を含み、前記薄膜状発熱体２に対する通電により、前記不燃性遠赤外線放射膜７を介して放射された輻射熱により前記室内が暖房される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物の天井に取り付けて、放射される輻射熱により室内を暖房するために用いられる天井放射暖房発熱パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、天井暖房に関する技術が殆ど見られないが、僅かにニクロム線発熱方式や天井に蒸気、湯のパイプを設置する方法が知られている。
【０００３】
しかしながら、これら従来の方法は、いずれも熱放射効率が低くかったり、コストが高かったり、また、美観性が悪かったりして実用には供されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の室内暖房手段においては熱放射効率が悪く、省エネルギー化に寄与し得ないという点である。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、熱放射効率が改善されて、省エネルギー化に貢献し、健康にも寄与し得る天井放射暖房発熱パネルを提供することにある。
【０００６】
これらの目的のため、本発明の請求項１に記載の天井放射暖房発熱パネルは、建築構造物の主に天井１００に取り付けて、放射される輻射熱により室内を暖房するために用いられる天井放射暖房発熱パネルであって、
パネル基板１と、
該パネル基板１上に設けられ、かつ発熱体３が不燃性塗膜６で絶縁被覆されて形成された電極４、５を有する薄膜状発熱体２と、
該薄膜状発熱体２上に設けられた不燃性遠赤外線放射膜７を含み、
前記薄膜状発熱体２に対する通電により、前記不燃性遠赤外線放射膜７を介して放射された輻射熱により前記室内が暖房される構成を特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の天井放射暖房発熱パネルは、前記薄膜状発熱体２は、前記パネル基板１の上面に設けられた前記不燃性遠赤外線放射膜７を介して設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の天井放射暖房発熱パネルは、前記パネル基板１が、板状のケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、セメント系、石膏および陶板、金属板から選ばれた１種であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の天井放射暖房発熱パネルは、前記不燃性塗膜６が、金属アルコキシドまたは金属ヒドロキシドの群から選ばれた少なくとも１種である結合剤を含む無機系コーティング剤で膜加工され、かつその膜厚が１０〜２０μｍで、耐電圧が５００ｖ以上の電気絶縁膜であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５に記載の天井放射暖房発熱パネルは、前記薄膜状発熱体２が、厚さ２０〜６０μｍのクロムを１５％以上含むステンレスの１種で、かつ密度が７．１〜７．２（ｇ／ｃ３）、比電気抵抗が１３０〜１４０（１０−８／Ωｍ）、熱伝導率が１１〜１３（Ｗ／ｍ／℃）、熱膨張率が１１．５〜１３．５（１０−６／℃）、融点が１，４００℃以上であることを特徴とするものである
【００１１】
請求項６に記載の天井放射暖房発熱パネルは、前記不燃性遠赤外線放射膜７が、アルカリ金属塩または金属アルコキシド、金属ヒドロキシドの群から選ばれた少なくとも１種である結合剤と、粒径が０．５〜５μｍであるコバルト、ジルコニウム、スズ、チタン、鉄、銅、ニッケル、マンガン、ストロンチュウムなどの酸化物またはこれらの金属を含む合成酸化物および窒化ケイ素、炭化ケイ素の群から選ばれた少なくとも２種を含むコーティング剤をコーティングしてなることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７に記載の天井放射暖房発熱パネルは、前記不燃性遠赤外線放射膜７の波長５〜１５μｍにおける放射率が０．８以上であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜７に記載の発明によれば、薄膜状発熱体と遠赤外線放射膜の作用によって熱放射効率が改善され、省エネルギー化に貢献できるとともに、健康にも寄与し得るものである。
【００１４】
すなわち、本発明によれば、高吸収・放射体である身体に直接遠赤外線が放射される放射暖房であるから、日光浴と同様の体感で、比較的低い温度設定で体が暖まり、また、対流法と異なりチリ、埃の浮遊がなく、乾燥もしにくい室内暖房で、発熱体が薄膜状で表面積が大きいために昇温が早く、均一な温度分布になるなどにより電気使用量が大幅に減少し、さらに不燃性で安全性が高く、耐久性にも優れるなどの効果奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、本願に係る発明を実施するための最良の形態についてその作用と共に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る天井放射暖房発熱パネルの一例での平面図、図２は、同上の一部省略の部分拡大断面図、図３は、発熱体の一例での平面図、図４は、図３の４−４に沿った一部省略の拡大断面図、図５は、天井暖房用としての使用状態図、図６は、不燃性遠赤外線放射膜の分光放射率と波長との関係図である。
【００１７】
図１および図２において、本天井放射暖房発熱パネルは、パネル基板、薄幕状発熱体、不燃性遠赤外線放射膜を含んでいる。
【００１８】
パネル基板１は、例えば方形板状を呈し、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、セメント系、石膏および陶板、金属板から選ばれた１種をもって形成されている。
【００１９】
パネル基板１上には、不燃性遠赤外線放射膜７を介して薄膜状発熱体２が設けられている。不燃性遠赤外線放射膜７については後述する。
【００２０】
薄膜状発熱体２は、図３に例示された電極４、５を有する金属発熱体３が不燃性塗膜６で絶縁被覆されて形成されている。
【００２１】
不燃性塗膜４は、金属アルコキシドまたは金属ヒドロキシドの群から選ばれた少なくとも１種である結合剤を含む無機系コーティング剤で膜加工して得られるものである。
【００２２】
金属アルコキシドまたは金属ヒドロキシドとしては、下記の式（１）〜式（３）が例示される。
【００２３】
式（１） Ｒ１ｉＭ１（ＯＲ２）ｊ （式中 Ｒ１は炭素数１〜３のアルキル基またはビニル基、Ｒ２は水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはｔ−ブチル基、Ｍ１はカルシウムまたはバリウム、ｉは０または１、ｊは１または２の整数を示す。）で表される化合物。
【００２４】
式（２） Ｒ３ｋＭ２（ＯＲ４）１ （式中 Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基またはビニル基、Ｒ４は水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはｔ−ブチル基、Ｍ２はアルミニウム、イットリウムまたはランタン、ｋは０または１、1は１、２または３の整数を示す。）で表される化合物。
【００２５】
式（３） Ｒ５ｍＭ３（ＯＲ６）ｎ （式中 Ｒ５は炭素数１〜３のアルキル基またはビニル基、Ｒ６は水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはｔ−ブチル基、Ｍ３はチタン、ジルコニウム、マンガン、スズ、ケイ素またはストロンチウム、ｍは０または１、ｎは３または４の整数を示す。）で表される化合物。
【００２６】
なお、式（１）〜式（３）に例示した化合物は、１種単独で使用することも、あるいは２種以上を組み合わせて用いることもでき、また、２種以上が結合しているものを用いてもよい。
【００２７】
上記金属アルコキシドや金属ヒドロキシドの具体例としては、ＡＩ（ＯＣＨ３）３、ＡＩ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＡＩ（ＯＣ３Ｈ７）３、ＡＩ（ＯＣ４Ｈ９）３、ＣＨ３ＡＩ（ＯＣＨ３）２、ＣＨ３ＡＩ（ＯＣ２Ｈ５）２、ＣＨ３ＡＩ（ＯＣ３Ｈ７）２、ＣＨ３ＡＩ（ＯＣ４Ｈ９）２、Ｔｉ（ＯＣＨ３）４、Ｔｉ（ＯＣ３Ｈ７）４、Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）４、ＣＨ３Ｔｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＨ３Ｔｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＣＨ３Ｔｉ（ＯＣ３Ｈ７）３、ＣＨ３Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）３、Ｃ２Ｈ５Ｔｉ（ＯＣＨ３）３、Ｃ２Ｈ５Ｔｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｃ２Ｈ５Ｔｉ（ＯＣ３Ｈ７）３、Ｃ２Ｈ５Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）３、
Ｓｉ（ＯＣＨ３）４、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｓｉ（ＯＣ３Ｈ７）４、Ｓｉ（ＯＣ４Ｈ９）４、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣ３Ｈ７）３、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣ４Ｈ９）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣ３Ｈ７）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣ４Ｈ９）３、Ｚｒ（ＯＣＨ３）４、Ｚｒ（ＯＣ４Ｈ９）４、ＣＨ３Ｚｒ（ＯＣＨ３）３、Ｙ（ＯＣＨ３）４、Ｌａ（ＯＣＨ３）４、ＡＩ（ＯＨ）３、ＣＨ３ＡＩ（ＯＨ）２、Ｔｉ（ＯＨ）４、ＣＨ３Ｔｉ（ＯＨ）３、Ｓｉ（ＯＨ）４、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、Ｚｒ（ＯＨ）４、Ｙ（ＯＨ）４などを挙げることができる。
【００２８】
また、これらの化合物を組み合わせた縮合物としては、上記の化合物の任意の組み合わせにより自由に縮合でき、分子量も適宜選択できる。例えば、ＺｒＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）６、ＡＩＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）６、ＴｉＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）６、（Ｃ４Ｈ９Ｏ）３ＺｒＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、（Ｃ４Ｈ９Ｏ）３ＴｉＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）３などを挙げることができる。
【００２９】
また、無機系コーティング剤には結合剤成分の他に、アルコールや水のような分散媒を用いることができる。
【００３０】
このアルコールとしては、１価アルコールまたは２価アルコールであるエチレングリコールもしくはこの誘導体が使用でき、このうち１価アルコールとしては、炭素数１〜５の低級脂肪族アルコールが好ましく、具体的にはメタノール、エタノール、ｉ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコールなどを挙げることができ、また、エチレングリコールもしくはこの誘導体としてはエチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテルなどを挙げることができ、これらのアルコール類は１種でも、また、２種以上を併用することもできる。
【００３１】
また、水としては水道水、蒸留水あるいはイオン交換水を用いることができる。さらに、必要により、添加剤も使用することができる。
【００３２】
添加剤としては、キレート剤、界面活性剤、カップリレグ剤、無機酸または有機酸、分散剤、増粘剤、硬化調整剤、無機充填剤などの従来公知のものを必要に応じて用いることができる。
【００３３】
コーティング剤の固形分濃度は通常１５〜４０重量％、好ましくは２０〜３５重量％であり、１５重量％未満では塗膜が薄すぎて容易に絶縁性が得られず、一方、４０重量％を超えると、ゲル化し易くなったり、塗膜が割れ易くなったりして好ましくない。
【００３４】
薄膜状発熱体２は、その厚さが２０〜６０μｍのクロムを１５％以上含むステンレス鋼の１種で、密度が７．１〜７．２（ｇ／cm
３）、比電気抵抗が１３０〜１４０（１０−８／Ωｍ）、熱伝導率１１〜１３（Ｗ/ｍ/℃）、熱膨張率が１１、５〜１３、５（１０−６／℃）、融点が１，４８０℃の物性を有するものである。
【００３５】
次に、この薄膜状発熱体２の電気特性を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
薄膜状発熱体２を絶縁被覆している不燃性塗膜６の上面とパネル基板１の上面には、不燃性遠赤外線放射膜７がコーティング剤によりコート形成されている。
【００３８】
不燃性遠赤外線放射膜７は、結合剤と放射材を主成分とするコーティング剤によって得られ、結合剤はアルカリ金属塩または金属アルコキシドや金属ヒドロキシドの群から選ばれる。
【００３９】
アルカリ金属塩は、一般式Ｍ２Ｏ６ｐＳｉＯ２ ｑＨ２Ｏ〔ただし、ＭはＮａ、Ｌｉ、Ｋ、Ｃｓ、ＮＲ３、ＮＲ４（Ｒは炭素数１以上のアルキル基である。）であり、Ｐはモル比（Ｍ２Ｏ１モルに対するモル数）、ｑは１以上の整数である。〕で示されるケイ酸塩であり、Ｚｎ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｚｎ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、ＡＩＰＯ４、ＡＩ２（ＰＯ３）３、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ３ＢＯ３、ＭｇＣＯ３などの硬化剤と組み合わせて用いられる。
【００４０】
なお、硬化剤はこれらに限定されるものでなく、これらは１種単独で使用することも、また、２種以上を併用することもでき、金属アルコキシドや金属ヒドロキシドは前記の通りである。
【００４１】
放射材は、遠赤外線放射量が放射率と放射面積の積に比例することから、大きな表面積をつくる粒径が０．５〜５．０μｍの高放射材が選定される。
【００４２】
すなわち、コバルト、ジェルコニウム、スズ、チタン、鉄、銅、ニッケル、マンガン、ストロンチウムなどの酸化物またはこれらの金属を含む合成酸化物、および窒化ケイ素、炭化ケイ素の群から選ばれた少なくとも２種を含むものなどである。
【００４３】
コーティング剤には結合剤と放射材の他に水やアルコールのような分散媒、さらに必要により前記添加剤を用いることもできる。
【００４４】
コーティング剤の固形分濃度は、通常２５〜６５重量％、好ましくは３５〜５５重量％であり、２５重量％未満では得られる塗膜の厚さが薄すぎて、大きな表面積がつくり難くなり、一方、６５重量％を超えるとゲル化し易くなったり、放射材の均一分散性が悪くなったりして好ましくない。
【００４５】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、特許請求の範囲をこえない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４６】
なお、実施例中における部および％は、特に断らない限り重量基準である。
【００４７】
実施例
不燃性塗膜６で絶縁被覆された薄膜発熱体２の膜厚１５〜２０μｍで、耐電圧５００ｖ以上の電気絶縁膜をつくる無機系コーティング剤を表２に示す配合で作成した。
【００４８】
【表２】
【００４９】
このコーティング剤は、先ず、攪拌タンク（図示しない。）に（Ａ）フェニルトリメトキシシラン３５部にメチルトリメトキシシラン１８部を加え、これに（Ｂ）イソプロパノール１０部、イオン交換水１５部および（Ｃ）酢酸２部を加えて、低速で攪拌しながら、約３時間反応させて加水分解物を作成した。これに（Ｂ）ｎ−ブタノール１４．５部、ｔ−ブチルセロソルブ５部、（Ｃ）レベリング剤０．５部を加えて軽く攪拌して作成した。このコーティング剤の固形分は約２６％である。
【００５０】
次に、薄膜状発熱体２として、厚さ３０μｍの発熱用ステンレスを図３に示すようにカットして電極４、５を有する発熱体３を作成した。
【００５１】
この発熱体３を、表２のコーティング剤コート（ａ）により絶縁被覆加工をした。先ず、発熱体３の片面に調整されたコート（ａ）をエアースプレーにてｍ２換算約８０ｇをコートし、１２０℃で１０分間加熱乾燥した。裏面も同じ方法で加工した。次いで、全面をコート（ａ）液に浸漬した後１８０℃で６０分間加熱して薄膜状発熱体２を作成した。この絶縁膜は膜厚約１８μｍで、耐電圧は１０００ｖ以上になった。
【００５２】
なお、発熱用ステンレスは、新日本製鉄製（商品名 ＹＵＳ）を用いた。
【００５３】
前記のように、薄膜状発熱体２を絶縁被覆している不燃性塗膜６の上面とパネル基板１の上面には、コーティング剤により不燃性遠赤外線放射膜７が形成されているが、この不燃性遠赤外線放射膜７をつくるコーティング剤は表３に示す配合で作成した。
【００５４】
【表３】
【００５５】
次に、コート（ｂ）を塗布した塗膜の放射率を調べるために、１００×１００ｍｍのケイ酸カルシウム板をつくり、これにコート（ｂ）をｍ２換算約１２０ｇコートし、常温乾燥後に分光放射率を調べた。測定は、ＩＲＡ−２型赤外分光光度計付属装置熱放射率測定装置（日本分光株式会社製）により行った。その測定結果は、図４に示す通りである。
【００５６】
次に、本発明に係る天井放射暖房発熱パネルの作成方の一例を説明する。
【００５７】
９００×４５０×１０ｍｍのパネル基板１であるケイ酸カルシウム板の表面にコート（ｂ）をｍ２換算約１２０ｇコートして常温乾燥後、約３５μｍ厚の膜をつくり、その上にカット成形し、絶縁被膜した外周７５０×４００ｍｍ、厚さ約６５μｍの発熱体３に電極４、５をつけて設置した後、この上にコート（ｂ）をパネル基板１の全面にｍ２換算約１２０ｇをコートして約３５μｍの遠赤外線放射膜７を作成し、これにトライアック８、サーモスタット９などをセットして天井放射暖房発熱パネルを作成した。
【００５８】
このようにして作成した天井放射暖房発熱パネルを、室温１５℃に設定した室内（約１０ｍ２）の天井１００の中心部に１００ｖ３００ｗにセットしてスイッチを入れると、４０〜５０秒後に暖房板の表面温度が６０〜６２℃になった。
【００５９】
次に、暖房板より１〜２．５ｍ離れた位置にグレー色の服を置いてその表面温度を測定した。
【００６０】
その測定結果を表４に示す。
【００６１】
【表４】
【００６２】
表４の結果から、昇温速度が早く、温度分布が均一で、距離が離れても受ける温度の差が殆どないことが証明された。
【００６３】
また、電気量は１００ｖ×３００ｗ＝０．３Ｋｖアンペア／ｈｒで約１０ｍ２の室内の場合の空調暖房は少なくとも１Ｋｖ／ｈｒ以上であり、天井放射暖房は１／３以下であることから本放射暖房発熱パネルを２個所に設置しても大幅な省エネになり、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る天井放射暖房発熱パネルの一例での平面図である。
【図２】同上の一部省略の部分拡大断面図である。
【図３】発熱体の一例での平面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った一部省略の拡大断面図である。
【図５】天井暖房用としての使用状態図である。
【図６】不燃性遠赤外線放射幕の分光放射率と波長との関係図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ パネル基板
２ 薄膜状発熱体
３ 発熱体
４、５ 電極
６ 不燃性塗膜
７ 不燃性遠赤外線放射膜
８ トライアック
９ サーモスタット
１００ 天井
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物の天井に取り付けて、放射される輻射熱により室内を暖房するために用いられる天井放射暖房発熱パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、天井暖房に関する技術が殆ど見られないが、僅かにニクロム線発熱方式や天井に蒸気、湯のパイプを設置する方法が知られている。
【０００３】
しかしながら、これら従来の方法は、いずれも熱放射効率が低くかったり、コストが高かったり、また、美観性が悪かったりして実用には供されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の室内暖房手段においては熱放射効率が悪く、省エネルギー化に寄与し得ないという点である。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、熱放射効率が改善されて、省エネルギー化に貢献し、健康にも寄与し得る天井放射暖房発熱パネルを提供することにある。
【０００６】
これらの目的のため、本発明の請求項１に記載の天井放射暖房発熱パネルは、建築構造物の主に天井１００に取り付けて、放射される輻射熱により室内を暖房するために用いられる天井放射暖房発熱パネルであって、
パネル基板１と、
該パネル基板１上に設けられ、かつ発熱体３が不燃性塗膜６で絶縁被覆されて形成された電極４、５を有する薄膜状発熱体２と、
該薄膜状発熱体２上に設けられた不燃性遠赤外線放射膜７を含み、
前記薄膜状発熱体２に対する通電により、前記不燃性遠赤外線放射膜７を介して放射された輻射熱により前記室内が暖房される構成を特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の天井放射暖房発熱パネルは、前記薄膜状発熱体２は、前記パネル基板１の上面に設けられた前記不燃性遠赤外線放射膜７を介して設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の天井放射暖房発熱パネルは、前記パネル基板１が、板状のケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、セメント系、石膏および陶板、金属板から選ばれた１種であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の天井放射暖房発熱パネルは、前記不燃性塗膜６が、金属アルコキシドまたは金属ヒドロキシドの群から選ばれた少なくとも１種である結合剤を含む無機系コーティング剤で膜加工され、かつその膜厚が１０〜２０μｍで、耐電圧が５００ｖ以上の電気絶縁膜であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５に記載の天井放射暖房発熱パネルは、前記薄膜状発熱体２が、厚さ２０〜６０μｍのクロムを１５％以上含むステンレスの１種で、かつ密度が７．１〜７．２（ｇ／ｃ３）、比電気抵抗が１３０〜１４０（１０−８／Ωｍ）、熱伝導率が１１〜１３（Ｗ／ｍ／℃）、熱膨張率が１１．５〜１３．５（１０−６／℃）、融点が１，４００℃以上であることを特徴とするものである
【００１１】
請求項６に記載の天井放射暖房発熱パネルは、前記不燃性遠赤外線放射膜７が、アルカリ金属塩または金属アルコキシド、金属ヒドロキシドの群から選ばれた少なくとも１種である結合剤と、粒径が０．５〜５μｍであるコバルト、ジルコニウム、スズ、チタン、鉄、銅、ニッケル、マンガン、ストロンチュウムなどの酸化物またはこれらの金属を含む合成酸化物および窒化ケイ素、炭化ケイ素の群から選ばれた少なくとも２種を含むコーティング剤をコーティングしてなることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７に記載の天井放射暖房発熱パネルは、前記不燃性遠赤外線放射膜７の波長５〜１５μｍにおける放射率が０．８以上であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜７に記載の発明によれば、薄膜状発熱体と遠赤外線放射膜の作用によって熱放射効率が改善され、省エネルギー化に貢献できるとともに、健康にも寄与し得るものである。
【００１４】
すなわち、本発明によれば、高吸収・放射体である身体に直接遠赤外線が放射される放射暖房であるから、日光浴と同様の体感で、比較的低い温度設定で体が暖まり、また、対流法と異なりチリ、埃の浮遊がなく、乾燥もしにくい室内暖房で、発熱体が薄膜状で表面積が大きいために昇温が早く、均一な温度分布になるなどにより電気使用量が大幅に減少し、さらに不燃性で安全性が高く、耐久性にも優れるなどの効果奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、本願に係る発明を実施するための最良の形態についてその作用と共に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る天井放射暖房発熱パネルの一例での平面図、図２は、同上の一部省略の部分拡大断面図、図３は、発熱体の一例での平面図、図４は、図３の４−４に沿った一部省略の拡大断面図、図５は、天井暖房用としての使用状態図、図６は、不燃性遠赤外線放射膜の分光放射率と波長との関係図である。
【００１７】
図１および図２において、本天井放射暖房発熱パネルは、パネル基板、薄幕状発熱体、不燃性遠赤外線放射膜を含んでいる。
【００１８】
パネル基板１は、例えば方形板状を呈し、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、セメント系、石膏および陶板、金属板から選ばれた１種をもって形成されている。
【００１９】
パネル基板１上には、不燃性遠赤外線放射膜７を介して薄膜状発熱体２が設けられている。不燃性遠赤外線放射膜７については後述する。
【００２０】
薄膜状発熱体２は、図３に例示された電極４、５を有する金属発熱体３が不燃性塗膜６で絶縁被覆されて形成されている。
【００２１】
不燃性塗膜４は、金属アルコキシドまたは金属ヒドロキシドの群から選ばれた少なくとも１種である結合剤を含む無機系コーティング剤で膜加工して得られるものである。
【００２２】
金属アルコキシドまたは金属ヒドロキシドとしては、下記の式（１）〜式（３）が例示される。
【００２３】
式（１） Ｒ１ｉＭ１（ＯＲ２）ｊ （式中 Ｒ１は炭素数１〜３のアルキル基またはビニル基、Ｒ２は水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはｔ−ブチル基、Ｍ１はカルシウムまたはバリウム、ｉは０または１、ｊは１または２の整数を示す。）で表される化合物。
【００２４】
式（２） Ｒ３ｋＭ２（ＯＲ４）１ （式中 Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基またはビニル基、Ｒ４は水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはｔ−ブチル基、Ｍ２はアルミニウム、イットリウムまたはランタン、ｋは０または１、1は１、２または３の整数を示す。）で表される化合物。
【００２５】
式（３） Ｒ５ｍＭ３（ＯＲ６）ｎ （式中 Ｒ５は炭素数１〜３のアルキル基またはビニル基、Ｒ６は水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはｔ−ブチル基、Ｍ３はチタン、ジルコニウム、マンガン、スズ、ケイ素またはストロンチウム、ｍは０または１、ｎは３または４の整数を示す。）で表される化合物。
【００２６】
なお、式（１）〜式（３）に例示した化合物は、１種単独で使用することも、あるいは２種以上を組み合わせて用いることもでき、また、２種以上が結合しているものを用いてもよい。
【００２７】
上記金属アルコキシドや金属ヒドロキシドの具体例としては、ＡＩ（ＯＣＨ３）３、ＡＩ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＡＩ（ＯＣ３Ｈ７）３、ＡＩ（ＯＣ４Ｈ９）３、ＣＨ３ＡＩ（ＯＣＨ３）２、ＣＨ３ＡＩ（ＯＣ２Ｈ５）２、ＣＨ３ＡＩ（ＯＣ３Ｈ７）２、ＣＨ３ＡＩ（ＯＣ４Ｈ９）２、Ｔｉ（ＯＣＨ３）４、Ｔｉ（ＯＣ３Ｈ７）４、Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）４、ＣＨ３Ｔｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＨ３Ｔｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＣＨ３Ｔｉ（ＯＣ３Ｈ７）３、ＣＨ３Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）３、Ｃ２Ｈ５Ｔｉ（ＯＣＨ３）３、Ｃ２Ｈ５Ｔｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｃ２Ｈ５Ｔｉ（ＯＣ３Ｈ７）３、Ｃ２Ｈ５Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）３、
Ｓｉ（ＯＣＨ３）４、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｓｉ（ＯＣ３Ｈ７）４、Ｓｉ（ＯＣ４Ｈ９）４、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣ３Ｈ７）３、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣ４Ｈ９）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣ３Ｈ７）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣ４Ｈ９）３、Ｚｒ（ＯＣＨ３）４、Ｚｒ（ＯＣ４Ｈ９）４、ＣＨ３Ｚｒ（ＯＣＨ３）３、Ｙ（ＯＣＨ３）４、Ｌａ（ＯＣＨ３）４、ＡＩ（ＯＨ）３、ＣＨ３ＡＩ（ＯＨ）２、Ｔｉ（ＯＨ）４、ＣＨ３Ｔｉ（ＯＨ）３、Ｓｉ（ＯＨ）４、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、Ｚｒ（ＯＨ）４、Ｙ（ＯＨ）４などを挙げることができる。
【００２８】
また、これらの化合物を組み合わせた縮合物としては、上記の化合物の任意の組み合わせにより自由に縮合でき、分子量も適宜選択できる。例えば、ＺｒＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）６、ＡＩＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）６、ＴｉＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）６、（Ｃ４Ｈ９Ｏ）３ＺｒＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、（Ｃ４Ｈ９Ｏ）３ＴｉＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）３などを挙げることができる。
【００２９】
また、無機系コーティング剤には結合剤成分の他に、アルコールや水のような分散媒を用いることができる。
【００３０】
このアルコールとしては、１価アルコールまたは２価アルコールであるエチレングリコールもしくはこの誘導体が使用でき、このうち１価アルコールとしては、炭素数１〜５の低級脂肪族アルコールが好ましく、具体的にはメタノール、エタノール、ｉ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコールなどを挙げることができ、また、エチレングリコールもしくはこの誘導体としてはエチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテルなどを挙げることができ、これらのアルコール類は１種でも、また、２種以上を併用することもできる。
【００３１】
また、水としては水道水、蒸留水あるいはイオン交換水を用いることができる。さらに、必要により、添加剤も使用することができる。
【００３２】
添加剤としては、キレート剤、界面活性剤、カップリレグ剤、無機酸または有機酸、分散剤、増粘剤、硬化調整剤、無機充填剤などの従来公知のものを必要に応じて用いることができる。
【００３３】
コーティング剤の固形分濃度は通常１５〜４０重量％、好ましくは２０〜３５重量％であり、１５重量％未満では塗膜が薄すぎて容易に絶縁性が得られず、一方、４０重量％を超えると、ゲル化し易くなったり、塗膜が割れ易くなったりして好ましくない。
【００３４】
薄膜状発熱体２は、その厚さが２０〜６０μｍのクロムを１５％以上含むステンレス鋼の１種で、密度が７．１〜７．２（ｇ／cm
３）、比電気抵抗が１３０〜１４０（１０−８／Ωｍ）、熱伝導率１１〜１３（Ｗ/ｍ/℃）、熱膨張率が１１、５〜１３、５（１０−６／℃）、融点が１，４８０℃の物性を有するものである。
【００３５】
次に、この薄膜状発熱体２の電気特性を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
薄膜状発熱体２を絶縁被覆している不燃性塗膜６の上面とパネル基板１の上面には、不燃性遠赤外線放射膜７がコーティング剤によりコート形成されている。
【００３８】
不燃性遠赤外線放射膜７は、結合剤と放射材を主成分とするコーティング剤によって得られ、結合剤はアルカリ金属塩または金属アルコキシドや金属ヒドロキシドの群から選ばれる。
【００３９】
アルカリ金属塩は、一般式Ｍ２Ｏ６ｐＳｉＯ２ ｑＨ２Ｏ〔ただし、ＭはＮａ、Ｌｉ、Ｋ、Ｃｓ、ＮＲ３、ＮＲ４（Ｒは炭素数１以上のアルキル基である。）であり、Ｐはモル比（Ｍ２Ｏ１モルに対するモル数）、ｑは１以上の整数である。〕で示されるケイ酸塩であり、Ｚｎ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｚｎ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、ＡＩＰＯ４、ＡＩ２（ＰＯ３）３、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ３ＢＯ３、ＭｇＣＯ３などの硬化剤と組み合わせて用いられる。
【００４０】
なお、硬化剤はこれらに限定されるものでなく、これらは１種単独で使用することも、また、２種以上を併用することもでき、金属アルコキシドや金属ヒドロキシドは前記の通りである。
【００４１】
放射材は、遠赤外線放射量が放射率と放射面積の積に比例することから、大きな表面積をつくる粒径が０．５〜５．０μｍの高放射材が選定される。
【００４２】
すなわち、コバルト、ジェルコニウム、スズ、チタン、鉄、銅、ニッケル、マンガン、ストロンチウムなどの酸化物またはこれらの金属を含む合成酸化物、および窒化ケイ素、炭化ケイ素の群から選ばれた少なくとも２種を含むものなどである。
【００４３】
コーティング剤には結合剤と放射材の他に水やアルコールのような分散媒、さらに必要により前記添加剤を用いることもできる。
【００４４】
コーティング剤の固形分濃度は、通常２５〜６５重量％、好ましくは３５〜５５重量％であり、２５重量％未満では得られる塗膜の厚さが薄すぎて、大きな表面積がつくり難くなり、一方、６５重量％を超えるとゲル化し易くなったり、放射材の均一分散性が悪くなったりして好ましくない。
【００４５】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、特許請求の範囲をこえない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４６】
なお、実施例中における部および％は、特に断らない限り重量基準である。
【００４７】
実施例
不燃性塗膜６で絶縁被覆された薄膜発熱体２の膜厚１５〜２０μｍで、耐電圧５００ｖ以上の電気絶縁膜をつくる無機系コーティング剤を表２に示す配合で作成した。
【００４８】
【表２】
【００４９】
このコーティング剤は、先ず、攪拌タンク（図示しない。）に（Ａ）フェニルトリメトキシシラン３５部にメチルトリメトキシシラン１８部を加え、これに（Ｂ）イソプロパノール１０部、イオン交換水１５部および（Ｃ）酢酸２部を加えて、低速で攪拌しながら、約３時間反応させて加水分解物を作成した。これに（Ｂ）ｎ−ブタノール１４．５部、ｔ−ブチルセロソルブ５部、（Ｃ）レベリング剤０．５部を加えて軽く攪拌して作成した。このコーティング剤の固形分は約２６％である。
【００５０】
次に、薄膜状発熱体２として、厚さ３０μｍの発熱用ステンレスを図３に示すようにカットして電極４、５を有する発熱体３を作成した。
【００５１】
この発熱体３を、表２のコーティング剤コート（ａ）により絶縁被覆加工をした。先ず、発熱体３の片面に調整されたコート（ａ）をエアースプレーにてｍ２換算約８０ｇをコートし、１２０℃で１０分間加熱乾燥した。裏面も同じ方法で加工した。次いで、全面をコート（ａ）液に浸漬した後１８０℃で６０分間加熱して薄膜状発熱体２を作成した。この絶縁膜は膜厚約１８μｍで、耐電圧は１０００ｖ以上になった。
【００５２】
なお、発熱用ステンレスは、新日本製鉄製（商品名 ＹＵＳ）を用いた。
【００５３】
前記のように、薄膜状発熱体２を絶縁被覆している不燃性塗膜６の上面とパネル基板１の上面には、コーティング剤により不燃性遠赤外線放射膜７が形成されているが、この不燃性遠赤外線放射膜７をつくるコーティング剤は表３に示す配合で作成した。
【００５４】
【表３】
【００５５】
次に、コート（ｂ）を塗布した塗膜の放射率を調べるために、１００×１００ｍｍのケイ酸カルシウム板をつくり、これにコート（ｂ）をｍ２換算約１２０ｇコートし、常温乾燥後に分光放射率を調べた。測定は、ＩＲＡ−２型赤外分光光度計付属装置熱放射率測定装置（日本分光株式会社製）により行った。その測定結果は、図４に示す通りである。
【００５６】
次に、本発明に係る天井放射暖房発熱パネルの作成方の一例を説明する。
【００５７】
９００×４５０×１０ｍｍのパネル基板１であるケイ酸カルシウム板の表面にコート（ｂ）をｍ２換算約１２０ｇコートして常温乾燥後、約３５μｍ厚の膜をつくり、その上にカット成形し、絶縁被膜した外周７５０×４００ｍｍ、厚さ約６５μｍの発熱体３に電極４、５をつけて設置した後、この上にコート（ｂ）をパネル基板１の全面にｍ２換算約１２０ｇをコートして約３５μｍの遠赤外線放射膜７を作成し、これにトライアック８、サーモスタット９などをセットして天井放射暖房発熱パネルを作成した。
【００５８】
このようにして作成した天井放射暖房発熱パネルを、室温１５℃に設定した室内（約１０ｍ２）の天井１００の中心部に１００ｖ３００ｗにセットしてスイッチを入れると、４０〜５０秒後に暖房板の表面温度が６０〜６２℃になった。
【００５９】
次に、暖房板より１〜２．５ｍ離れた位置にグレー色の服を置いてその表面温度を測定した。
【００６０】
その測定結果を表４に示す。
【００６１】
【表４】
【００６２】
表４の結果から、昇温速度が早く、温度分布が均一で、距離が離れても受ける温度の差が殆どないことが証明された。
【００６３】
また、電気量は１００ｖ×３００ｗ＝０．３Ｋｖアンペア／ｈｒで約１０ｍ２の室内の場合の空調暖房は少なくとも１Ｋｖ／ｈｒ以上であり、天井放射暖房は１／３以下であることから本放射暖房発熱パネルを２個所に設置しても大幅な省エネになり、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る天井放射暖房発熱パネルの一例での平面図である。
【図２】同上の一部省略の部分拡大断面図である。
【図３】発熱体の一例での平面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った一部省略の拡大断面図である。
【図５】天井暖房用としての使用状態図である。
【図６】不燃性遠赤外線放射幕の分光放射率と波長との関係図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ パネル基板
２ 薄膜状発熱体
３ 発熱体
４、５ 電極
６ 不燃性塗膜
７ 不燃性遠赤外線放射膜
８ トライアック
９ サーモスタット
１００ 天井
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築構造物の主に天井（１００）に取り付けられて、放射される輻射熱により室内を暖房するために用いられる天井放射暖房発熱パネルであって、
パネル基板（１）と、
該パネル基板（１）上に設けられ、かつ発熱体（３）が不燃性塗膜（６）で絶縁被覆されて形成された電極（４）、（５）を有する薄膜状発熱体（２）と、
該薄膜状発熱体（２）上に設けられた不燃性遠赤外線放射膜（７）を含み、
前記薄膜状発熱体（２）に対する通電により、前記不燃性遠赤外線放射膜（７）を介して放射された輻射熱により前記室内が暖房される構成を特徴とする天井放射暖房発熱パネル。
【請求項２】
前記薄膜状発熱体（２）は、前記パネル基板（１）の上面に設けられた前記不燃性遠赤外線放射膜（７）を介して設けられていることを特徴とする請求項１の天井放射発熱パネル。
【請求項３】
前記パネル基板（１）が、板状のケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、セメント系、石膏および陶板、金属板から選ばれた１種であることを特徴とする請求項１または２いずれか１項の天井放射暖房発熱パネル。
【請求項４】
前記不燃性塗膜（６）が、金属アルコキシドまたは金属ヒドロキシドの群から選ばれた少なくとも１種である結合剤を含む無機系コーティング剤で膜加工され、かつその膜厚が１０〜２０μｍで、耐電圧が５００ｖ以上の電気絶縁膜であることを特徴とする請求項１または２いずれか１項の天井放射暖房発熱パネル。
【請求項５】
前記薄膜状発熱体（２）が、厚さ２０〜６０μｍのクロムを１５％以上含むステンレスの１種で、かつ密度が７．１〜７．２（ｇ／ｃ３）、比電気抵抗が１３０〜１４０（１０−８／Ωｍ）、熱伝導率が１１〜１３（Ｗ／ｍ／℃）、熱膨張率が１１．５〜１３．５（１０−６／℃）、融点が１，４００℃以上であることを特徴とする請求項１または２いずれか１項の天井放射暖房発熱パネル。
【請求項６】
前記不燃性遠赤外線放射膜（７）が、アルカリ金属塩または金属アルコキシド、金属ヒドロキシドの群から選ばれた少なくとも１種である結合剤と、粒径が０．５〜５μｍであるコバルト、ジルコニウム、スズ、チタン、鉄、銅、ニッケル、マンガン、ストロンチュウムなどの酸化物、またはこれらの金属を含む合成酸化物および窒化ケイ素、炭化ケイ素の群から選ばれた少なくとも２種を含むコーティング剤をコーティングしてなることを特徴とする請求項１または２いずれか１項の天井放射暖房発熱パネル。
【請求項７】
前記不燃性遠赤外線放射膜（７）の波長５〜１５μｍにおける放射率が０．８以上であることを特徴とする請求項６の天井放射暖房発熱パネル。
【請求項１】
建築構造物の主に天井（１００）に取り付けられて、放射される輻射熱により室内を暖房するために用いられる天井放射暖房発熱パネルであって、
パネル基板（１）と、
該パネル基板（１）上に設けられ、かつ発熱体（３）が不燃性塗膜（６）で絶縁被覆されて形成された電極（４）、（５）を有する薄膜状発熱体（２）と、
該薄膜状発熱体（２）上に設けられた不燃性遠赤外線放射膜（７）を含み、
前記薄膜状発熱体（２）に対する通電により、前記不燃性遠赤外線放射膜（７）を介して放射された輻射熱により前記室内が暖房される構成を特徴とする天井放射暖房発熱パネル。
【請求項２】
前記薄膜状発熱体（２）は、前記パネル基板（１）の上面に設けられた前記不燃性遠赤外線放射膜（７）を介して設けられていることを特徴とする請求項１の天井放射発熱パネル。
【請求項３】
前記パネル基板（１）が、板状のケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、セメント系、石膏および陶板、金属板から選ばれた１種であることを特徴とする請求項１または２いずれか１項の天井放射暖房発熱パネル。
【請求項４】
前記不燃性塗膜（６）が、金属アルコキシドまたは金属ヒドロキシドの群から選ばれた少なくとも１種である結合剤を含む無機系コーティング剤で膜加工され、かつその膜厚が１０〜２０μｍで、耐電圧が５００ｖ以上の電気絶縁膜であることを特徴とする請求項１または２いずれか１項の天井放射暖房発熱パネル。
【請求項５】
前記薄膜状発熱体（２）が、厚さ２０〜６０μｍのクロムを１５％以上含むステンレスの１種で、かつ密度が７．１〜７．２（ｇ／ｃ３）、比電気抵抗が１３０〜１４０（１０−８／Ωｍ）、熱伝導率が１１〜１３（Ｗ／ｍ／℃）、熱膨張率が１１．５〜１３．５（１０−６／℃）、融点が１，４００℃以上であることを特徴とする請求項１または２いずれか１項の天井放射暖房発熱パネル。
【請求項６】
前記不燃性遠赤外線放射膜（７）が、アルカリ金属塩または金属アルコキシド、金属ヒドロキシドの群から選ばれた少なくとも１種である結合剤と、粒径が０．５〜５μｍであるコバルト、ジルコニウム、スズ、チタン、鉄、銅、ニッケル、マンガン、ストロンチュウムなどの酸化物、またはこれらの金属を含む合成酸化物および窒化ケイ素、炭化ケイ素の群から選ばれた少なくとも２種を含むコーティング剤をコーティングしてなることを特徴とする請求項１または２いずれか１項の天井放射暖房発熱パネル。
【請求項７】
前記不燃性遠赤外線放射膜（７）の波長５〜１５μｍにおける放射率が０．８以上であることを特徴とする請求項６の天井放射暖房発熱パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−５４１４１（Ｐ２０１０−５４１４１Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２０５９７（Ｐ２００８−２２０５９７）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【特許番号】特許第４２５４９７０号（Ｐ４２５４９７０）
【特許公報発行日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（３９２０２３０３８）宝養生資材株式会社 (18)
【出願人】（５０７０５１１５６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【特許番号】特許第４２５４９７０号（Ｐ４２５４９７０）
【特許公報発行日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（３９２０２３０３８）宝養生資材株式会社 (18)
【出願人】（５０７０５１１５６）
【Ｆターム（参考）】
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