JPH11505662A

JPH11505662A - 対流型または対流放熱型の電気加熱素子

Info

Publication number: JPH11505662A
Application number: JP8526069A
Authority: JP
Inventors: フルモー，ジャック; ジラウド，アンドレ
Original assignee: コーパニュジェネラルドゥイノバションエドドゥベロップマンコジデブ
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1999-05-21
Also published as: FR2731311B1; CA2213835A1; WO1996027271A1; FR2731311A1; EP0812522A1

Abstract

(57)【要約】透明であり、占有する空間が最小であり、かつ良好な効率を有するこれらの加熱素子は、導電性薄膜層で覆われ、かつ透明で相補的な層または板として構成された１つ以上の表面に連結された、少なくとも１枚の強化ガラス板からなる加熱体を備えることにより、加熱素子から環境への熱伝達モードの規定および制御を実現し、および／または電気的絶縁を実現する。熱的・機械的抵抗を有するガラスからなる２枚の保護板（４、６）を備えた、壁付け対流放熱器が開示される。この壁付け板（４）は、赤外線反射層（４ａ）と、層（４ａ）に対向する導電性薄膜層（５ａ）を有する中間加熱板（５）とを備えている。これらの板は、対流が空気を過熱する結果にならないほど十分に大きく、かつ、対流が下降する通風によりもたらされる乱気流現象を起こす結果にならないほど十分に小さい距離で互いに隔てられている。

Description

【発明の詳細な説明】対流型または対流放熱型の電気加熱素子本発明は、対流型または対流放熱型の電気加熱素子に関する。家庭用電気加熱の使用は、最近では、一般的であるにとどまらず、奨励されてもいるので、電気加熱を提供するため、多数の装置が用いられている。そのような装置は、一般に、オームの法則に従って抵抗器内の電圧降下により熱源を生成するために、ジュール効果の原理を利用している。このようにして生成された熱は、その後、さまざまな方法により伝達される。最も広く用いられている方法は、対流による伝達である。加熱された抵抗器の近傍に位置する空気は、温度の上昇を見るので、その密度の低下を見ることにもなる。この空気は上昇する傾向をもつので、上昇気流を生成することになる。次に、熱気は冷気に置き換えられ、その冷気が今度は加熱される。そして、いったん熱サイホン現象がトリガされると、このプロセスは連続的になる。この伝達方法のために製造された装置が、対流放熱器である。電気抵抗器において生成されたエネルギーを伝達するための別の手段としては、電気抵抗器により放出された放射がある。この放射により、エネルギーは部屋中に拡散する。放射されたエネルギーは、一次近似では、Ｓtephan およびＢolt zmannにより証明されたように、ケルビン温度の４乗に比例する。これに対応する装置が、放熱パネルである。最後に、熱は、流体中の伝導によって抵抗器から伝達されてもよい。この流体が、今度は、ジャケットを加熱する。そして、このジャケットが、上述したさまざまな伝達方法により、そのカロリーを周囲の空気へと伝達する。このプロセスは、従来のセントラルヒーティングで用いられる。セントラルヒーティングでは、水、蒸気または油が熱伝達流体である。このような装置は、一般に(そして誤って)、放熱器として知られている。これらのさまざまな装置は、いくつかの欠点を示す。そのような欠点は、ある場合には許容できることもあるが、多くの場合は、深刻なものになりうる。第１に、このような装置は、そのような装置が設置された部屋の外見全体を損ねることが多い。いくつかの装置の動作の基礎をなし、大なり小なり目に付き、大なり小なり複雑であり(よじれた配線、コーティングされた配線など)、かつ支持用および保護用の部品に囲まれている、発光加熱素子は、特に見た目のよくないユニットでありうる。一般に対流放熱器に用いられている非発光抵抗器素子は、下部、上部および時には側面に開口を有するケースまたはカバー内に入れられるものであり、不透明で分厚く、周囲の装飾となじまないことが多い。ある場合（例えば、歴史的記念碑などの場合）には、全く受け入れられないことさえある。第２に、現在のこのような装置は、まさにその装置の構造そのものが原因で、出力の損失を被ることがある。よって、壁に設置される対流放熱器は、それが置かれている壁へと熱の相当大きな部分を伝えてしまい、壁は、その熱を伝導により外部へと放散してしまう。このような損失は、一層大きくなることがある。なぜなら、対流放熱器の外側の壁の最高温度を超えたくないと望むと、抵抗器から、対流放熱器を通って流れる空気へと伝達される熱が制限されることになるからである。また、その他の現象が、現在の加熱装置の使用効率の制約となることもある。よって、現在の金属製対流放熱器の放熱効果は、空気が循環するダクトを閉ざしている対流放熱器の外側の壁が、低温に維持されなければならないこと、および、その壁は不透明であるので、高温の抵抗器により生成された赤外線放射の透過を妨げることにより、制約を受ける。また、実際に、もし、例えば天井の上のような手の届かない場所に配置されさえすれば、放熱パネルが良好な放射温度に達することもありうる。しかし、このような配置は、例えば、中二階のフロアをもつ段違いのアパートメントに見られるような非常に高い天井をもつエリアの加熱には不利である。最後に、快適さに関してより大きな期待をかけても(そのような期待は、熱的な「しゃっくり」、すなわち加熱装置の連続する２回の作動間の室内温度の変化を最小化することを要求する)、ほとんどの場合、現在の装置では、そのような期待が満たされることはない。ドイツ国の特許出願第ＤＥ-Ａ-２１０６３２９号は、内側の板と、外側の板と、スペーサフレームとから構成される断熱ガラス板に関している。ここで、内側の板と外側の板との中間の空間は閉ざされており、内側の板は、その中間の空間に面する側面に抵抗性金属製コーティングを有しており、外側の板は、その中間の空間に面する側面に反射性コーティングを有しており、抵抗性コーティングは、電気的に加熱されうる。この場合、加熱は、放射により実行される。フランス国の特許出願第ＦＲ-Ａ-２６５２９８０号は、ジュール効果により電気加熱を実現する透明シートであって、電気的絶縁性材料からなる透明な支持体と、導電性材料からなる均質性薄膜コーティングと、絶縁性材料からなる透明保護膜とを備えた透明シートに関している。ここで、このコーティングは、その周縁の少なくとも２つのゾーンにおいて、コーティングの抵抗よりも少なくとも２桁だけ低い自乗抵抗を示す導電性材料の縁に覆われている。本発明は、上述した従来技術の欠点を持たない加熱素子に関している。本発明の加熱素子は、熱抵抗および機械的強度を示す、少なくとも１枚のガラス板であって、自らを通って流れる電気をジュール効果により熱に変換する抵抗器として作用する透明な導電性薄膜コーティングに覆われた、少なくとも１枚のガラス板から構成される加熱体を有している。この加熱体は、コーティングまたは板の形状の１つ以上の表面に連結されている。これらの表面は、透明であり、相補的であり、（１枚以上の）加熱板に平行であるか、または実質的に平行であり、その特性および／または（１枚以上の）加熱板に対するその配置により、選択された使用法に従って、加熱素子から環境への熱伝達方法を規定し、制御することを可能とし、および／または電気的絶縁を保証することを可能にする。これらのさまざまな板は、それらの板の間の空気を循環させるように配置される。閉ざされたどのようなフレームによっても互いに接続されていないために、その下部および側面で空気の取り入れを可能にする、互いに間隔が設けられた複数の板から構成される、本発明による装置の場合、部屋の温度をよりよく調整することを目的として、空気は低温で流出し、空気の流れの対流出力はより大きくなる。後述するように、本発明による加熱素子は、良好な透明度と、非常に高い効率と、最小の容積とを保証するものであり、また、この装置は、安全面での要求および効力のある各種規格を確実に満たしている。これらの相補的で透明な表面の本発明による動作を理解する一助を与えるには、例えば、一片のガラス上に堆積される透明なコーティングの特性をいくつか列挙するのが適切である。例えば、ドーピングされた酸化スズからなる３００ｎｍ（３０００Å）のコーティングで被覆されたガラス板は、（ａ）およそ３０Ω／□の表面抵抗を示す。また、もし矩形の板の対向する２つの側面間に電圧の差が確立されれば、このコーティングは、電気抵抗器としてふるまう。電気抵抗器の値は、この矩形板の複数の側面の寸法の比に依存する。また、この電気抵抗器は、ジュール効果により高熱になり、伝導によりガラス板を加熱する。よって、２２０ボルトで電気を供給する網に接続された、このようなコーティングされたガラスからなる方形板は、その方形板の寸法には関わりなく、１６１３ワットの電力を放散する。熱収率は、板の表面積およびその寸法（長さおよび幅）の比のみに依存すると思われる。所与のコーティングされたガラスについて、電力は、その板の寸法の比に基づいて選択され、温度は、その板の寸法の積に基づいて選択される。電力および温度を固定すれば、寸法を計算するのが簡単になる。コーティングとは反対側の側面である、ガラスの表面は、絶縁性を有すると見なされる。その表面抵抗は、１０¹²Ω／□（１兆Ω／□）のオーダーである。（ｂ）また、コーティングされた側面では、０.１５の表面放射率を示し、対向する側面では０.９の表面放射率を示す。熱板は、放射率に比例する放射を放出する。この放射率は非対称であり、０.１５対０.９（すなわち、６）の比である。キルヒホッフによれば、放射は、ガラス板が吸収帯を有する長さにわたってのみ放出されうる。この吸収帯は、５μｍを超える長さにわたって位置している。５μｍ〜２０μｍ間の波長のみが、プランクの法則により計算可能な、識別可能なエネルギー量を有している。このエネルギー量は、生理波長、すなわち快適で心地よいという感覚を与える波長に対応する。（ｃ）さらに、コーティングされた側面では、８５％の赤外線反射率を示し、対向する側面では、４％の赤外線反射率を示す。このガラスおよびコーティングのアセンブリは、光に対して透明であり続ける。よって、本発明者らは、このような特性を利用して、加熱板の一方または他方の側面上の放出方向を、その放射を反射するか、または逆に透過するように決めるという着想を得た。さらに、この加熱素子の透明性を維持しつつ、加熱板に近づいてやけどをしたり、感電したりすることがないように、もう１枚のガラス板あるいは絶縁性透明コーティングを用いてもよい。２次的な効果としては、本発明によれば、これらの板またはコーティングが提供する色および光の効果を利用して、装飾的な効果をもたらすこともできる。よって、本発明は、モジュール空間、乾燥室などのための、壁付け型または可動性の対流放熱器や、幅木またはデイドー加熱や、壁付け型または可動性の放熱パネルや、壁付け型または可動性の放熱／対流混合型素子や、可動性すなわち移動可能な加熱仕切り板のような多種多様な加熱素子を提供する。本発明による加熱装置の動作をよりよく理解する助けとするために、以下の説明では、壁付け型の対流放熱器という形態による実施の形態を考える。カロリーは、その一方の面が、壁に面する透明な導電性コーティングに覆われた１枚のガラス板から構成される加熱体において、ジュール効果により供給される。このコーティングの放射率は低いので、この構成により、壁の方向における放熱の最小化が可能になる。この第１の板Ｉの正面の、その板から例えば１５ｍｍだけ離れた位置には、熱抵抗および機械的強度を示すガラス板IIが配置される。このガラス板の目的は、（ａ）対流が生成する、すなわち空気が下から上へと循環する空間を規定すること、（ｂ）その温度が１２０℃にも上昇しうる熱板Ｉにユーザが触れるのを防止すること、（ｃ）ユーザが、板Ｉに触れて感電するのを防止すること。この目的のために、板Ｉを板IIより小さくするか、または、より好ましくは、導電性コーティングを、板Ｉの表面積よりも小さい表面積に限定する。（ｄ）面Ｉの反対側の板II上に堆積された赤外線反射コーティングにより、板Ｉから板IIへと放出される赤外線放射を遮断するか、または、もし板IIが赤外線反射コーティングを備えていないのなら、板IIのガラスにより吸収された後に、放出された放射の一部を部屋に向かって再び送出することである。上述した２つの選択肢では、板IIの温度は、６０℃を超えない。壁から数ミリメートル離れた、壁と板Ｉとの間には、板IIIが、板Ｉから例えば１５ｍｍ離れた位置に壁に向かって配置される。この板は、壁から最も離れたその面が赤外線反射コーティングで覆われたガラスから構成される。この赤外線反射コーティングの目的は、（ａ）板Ｉにより加熱された空気が循環する、板Ｉおよび板III間の第２の空間を規定することと、（ｂ）壁を保護することにより、損失を大幅に少なくするように、板Ｉに向かって、板Ｉが放出した赤外線放射を送り返すことと、の２つである。このような対流放熱器の効率は、従来の対流放熱器よりもはるかに高い。なぜなら、 ─ 空気と加熱体との間の交換面積が、可能な最大面積であり、対流空間を２つに分割することにより、対流放熱器の表面積の２倍に相当するからである。また、従来の装置よりも低温で設定可能な空気の出力は、快適な生活空間温度を求める最近の要求に応えるものであるからである。さらには、 ─ 加熱体により放出される放射を制御することによって、損失が最小化されるからである。この装置の美的特質は、「ガラス」という材料に固有の透明さ、反射、色といった特質を利用して、その部品を透明にすることによって、または、素子に色や装飾を添えることによって実現される。このような特質は、板IIにより実現されうるものであり、ガラス工またはガラス製造業者によって、幅広い色、装飾の入手が可能である。その他の応用の場合、加熱板に付随する相補的な透明表面の選択および配置は、違ってくることもある。よって、例えば、オープンプランオフィスなどで透明な加熱仕切り板を組み立てる時、大きな加熱表面積が利用可能になり、その結果、単位面積当たりのエネルギー放散が可能になり、表面温度を低く維持することも可能になる。放射のかたちで放出されたエネルギーは、この場合、仕切り板の両面上で利用されうるので、この放射を加熱板に反射するための手段を設ける必要はなくなる。したがって、熱抵抗および機械的強度を示す加熱板が、予想外の時に電気的接触を起こさないように、この板を保護すれば十分である。この保護は、導電性コーティングに向かって第２のガラス板を配置すれば実現される。望みとあれば、この第２のガラス板は、隙間を空けて、または透明ポリマーのシートを介して隔てられていてもよいし、あるいは、加熱体の温度に対応しうる第２の透明な絶縁性コーティング（例えば、二酸化シリコン、酸化クロム、酸化チタンあるいはシリコンからなるコーティングなど）で導電性コーティングを覆ってもよい。本発明による装置の多目的性および効率の理解を可能にする別の応用には、放熱パネルがある。ここでも、基本は、このパネルを支持する壁に面する、導電性薄膜コーティングで覆われた、透明で、熱抵抗性を有する加熱板である。上述したように、例えば、１２０℃〜１３０℃の温度にも達する板により放出される放射は、非対称である。部屋に面している側面での温度は、壁に面している側面での温度よりもはるかに（４倍を超える）高い。しかし、壁への伝熱を通して発生する損失を最小化するため、壁と加熱板との間には、例えば、赤外線反射コーティングで覆われたガラス板（このガラス板は、加熱板に用いられるものと同様の、酸化スズで覆われたガラスであってもよい）から構成される別の透明な表面が介在する。部屋およびその占有者へと直接、熱を伝えるように設計された放熱パネルとしてのこの応用では、その熱の一部が対流により放散されることを許すのは、得策ではない。これを防止するためには、幾何学的形状（２枚の板の間の距離、上部の密閉）または位置（天井に配置される放熱パネル）に手を加えることが可能である。上述した３つの応用例により、本発明が実施可能である多様な用途を示したので、次に、本発明の各構成要素およびその実施の形態の説明に移る。この加熱板は、その一方の表面が、低い放射率を示し、赤外線を反射する透明な導電性薄膜コーティングで覆われた、１枚のガラス板である。このコーティングにはいくつかのタイプがある。具体的には、アンチモンあるいはフッ素でドーピングされた酸化スズ、またはスズでドーピングされた酸化インジウムをベースとし、数百ナノメートルの厚さに成膜され、その表面抵抗が数Ω／□から数百Ω ／□の範囲でありうるものがある。現在市販されており、利用可能なガラスのリストには、Ｓaint-Ｇobain-Ｖitrageにより製造され、それぞれ３５Ω／□および５０Ω／□の表面抵抗を有する、ＥＫＯおよびＥＫＯＰlusの名で販売されているガラス、表面抵抗が３０Ω／□であり、Ｐilkington により製造されているＫ-Ｇlass、表面抵抗が４０Ω／□であり、Ｇlaverbelにより製造されているＴhermoplus-confortが含まれている。しかし、これらの各種ガラスは、本発明で使用するためには、それらの板が受けることになる膨大な熱衝撃に対して、強化により耐性を有するようにしなければならない。このような各種ガラスは、強化されていない状態では、太陽光を透過する一方で、より高波長の赤外線放射は反射するガラス板の製造のために販売されている。なぜなら、このガラス板は、このような高波長を出射しないので、エネルギーの節約に役立つからである。同様に、このような非強化ガラスは、時には、低温でのジュール効果による霜取りを確実におこなうように設計された、ある種のフロントガラスの構成に用いられることもある。（１枚以上の）加熱板からの熱の流れを規定し、方向付けること、あるいは、その他の機能を実施することをその目的とする、（１枚以上の）相補的な透明表面を製造するための手法としては、以下の例を挙げることができる(ただし、これらには限定されない)。 ─ 赤外線放射を反射すること。上述した低放射率コーティングは、この特性を有している。微細な金属製コーティング（例えば、銀や銅からなる）を用いてもよい。このようなコーティングはすべて、望みとあれば、透明なオーバーレイ（二酸化シリコン、透明ポリマー）で保護されてもよい。 ─ 電気的絶縁を保証すること。単なるガラス板でもよいし、透明コーティング（二酸化シリコン、酸化クロム、酸化チタン、シリコン、透明ポリマー）でもよい。 ─ 機械的保護を保証すること。強化ガラス板でもよいし、透明ポリマー、またはガラスと（１つ以上の）プラスチック材料との積層複合体（例えば、ガラスとＰＶＢ、ガラスとポリウレタンなど）からなるシートでもよい。 ─ 装飾的効果を保証すること。ガラスまたは透明ポリマーからなる板でよい。これらは、着色されていても、彫刻が施されていてもよく、浮き出し模様が施されていても、エナメルがかぶされていてもよく、それ自体が装飾的であるコーティングあるいは膜で覆われていてもよい。これらの板の一部が、上述した機能のいくつかを同時に満たすことができることは言うまでもない。このような基本的構成要素には、上述した加熱素子と美的調和を保つように選択される構成要素、例えば、板を互いに固定したり、問題の壁に固定する手段のような相補的な構成要素が追加されることもあるし、スイッチや、現在の装置のサーモスタットに相当しうるタイプのサーモスタットが追加されることもある。電流の供給は、その両端において導電性コーティングと密接に接触するように配置された２本の非常に導電性の高いライン（スクリーン印刷または接着剤づけされる）を介して実現される。同じタイプの相補的ラインをこの隙間の内側に配置してもよい。その場合、適切に接続すれば、導電性コーティング上に規定される表面により表される抵抗器を直列接続することができる。これらの加熱素子のいくつかについては、人の存在を検出する自動センサにより動作を制御すれば、効果的でありうる。例えば、ショッピングアーケードや、待合室や、店の窓のような外に向かって開け放されているいくつかの場所で公衆の暖房とするための放熱パネルは、このようなケースに該当する一例である。以下に、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明する。実施例１：対流放熱器このタイプの装置については、原則的には既に説明したとおりである。この装置は、壁付け対流放熱器であってもよいし、可動性の対流放熱器であってもよい。後者の場合、この装置は、補助加熱装置であってもよい。このような装置は、互いに対向して配置される以下の一連の板を備えている。すなわち、 ─ 熱抵抗および機械的強度を示す、ガラス製の第１の保護板と、 ─ その導電性薄膜コーティングが第１の保護板に面している、加熱板と、 ─ 必要な場合には、その導電性薄膜コーティングが上記と同じ面を向いている、第２の加熱板、または、その導電性薄膜コーティングが上記と同じ面を向いている、その他複数の加熱板と、 ─ 熱抵抗および機械的強度を示す、ガラス製の第２の保護板と、を備えている。これらの保護板はそれぞれ、隣接する加熱板に面する側面上に赤外線反射コーティングを備えることが可能であり、これらの異なる複数の板は、対流が空気を過熱する結果にならないほど十分に大きい距離であって、かつ対流が下降気流によりもたらされる乱気流現象を起こす結果にならないほど十分に小さい距離で互いに隔てられている。壁付け型の対流放熱器の場合、もし第１の保護板が、壁に面して配置される板であるのなら、第１の保護板は、壁に面する側とは反対側の側面上に、隣接する加熱板上の導電性薄膜コーティングに面する赤外線反射コーティングを備えているほうが有利である。実用時には、たいていの場合、隣接する２枚の板の間の距離は、５ｍｍ〜２５ｍｍの間である。対流放熱器を構成するこれらの板は、一般に、垂直に配置されるので、それらの間隔は一定である。これらの板（あるいは、その少なくとも１枚）は、２枚の板の間の間隔が下から上に向かって大きくなっていくように、垂直な面に対して傾斜していてもよい。このような幾何学的配置は、空気を加熱する熱の伝達を調整するには好ましい。さらに、少なくとも１枚の保護対流放熱板が、（１枚以上の）加熱板のすべての周縁を超えて確かに延びているようにするのも可能であり、対流放熱板が、すべて同じ寸法であり、加熱板上の導電性コーティングの充電部が、板固有の表面積よりも小さい表面積に限定されるようにすることも可能であるという効果が得られる。さて、以下に、添付の図面中の図１および図２を参照して、壁付け型対流放熱器の具体的な実施の形態を説明する。図面において、 ─ 図１は、この対流放熱器の正面図であり、 ─ 図２は、図１のII−IIによる拡大された一部断面図である。図１および図２において、１は、地面３から従来どおりの距離を空けて壁２に設置された透明な対流放熱器の全体を示している。設置された体勢において、対流放熱器１は、互いに実質的に平行であり、壁２にも実質的に平行であり、Ｓaint-Ｇobainにより製造されたＥＫＯタイプ、６ｍｍ厚の同じコーティングガラスからなる、３枚の矩形板４、５および６を備えている。これらの板の薄膜コーティングは、それぞれ４ａ、５ａおよび６ａで表されている。壁に最も近い板４は、そのコーティング４ａが壁２とは反対側の向きに面しているように、配置される。板５は、板４よりも短く、その長手方向では、板４が板５の両側において共に等しい距離だけ超えて延びているように板４に対して配置され、その高さ方向では、板４が、板５の下部を上述した距離と実質的に等しい距離だけ超えて延び、板５の上部をそれよりもわずかに大きい距離だけ超えて延びているように、板４に対して配置される。また、板５は、そのコーティング５ａがコーティング４ａに面しているように配置される。板６については、板４ほど高くはなく、その全周縁において板５を等しい距離だけ超えて延びているように、板４に面して配置されることを別にすれば、板４と同様である。コーティング６ａは、板５に面している。板５の２つの垂直エッジに沿った、コーティング５ａの側面上には、コーティング５ａに電流を供給するバスを構成する２本の微細な導電性ストリップ７ａ、７ｂが配置される。それぞれのストリップ７ａ、７ｂの下部には、回路網へと接続するための配線８ａ、８ｂがそれぞれ半田付けされる。これらの配線８ａ、８ｂは、図面では見えるようにしているが、相対的には、視界からは隠れるようにしている。２本の装飾用絶縁性ストリップ９ａ、９ｂが、やはりコーティング５ａ上の、板５の２つの水平エッジに沿って配置されてもよい。ストリップ７ａ、７ｂとともに、これらオプションのストリップ９ａ、９ｂは、矩形においてわずかに暗い周縁を規定することにより、その美観を改善することができる。対流放熱器１を設置するために、板４、５および６のそれぞれには、４つの穴が形成される。板５の穴はその四隅に形成されるが、板４および６の穴は、これらの板の相対的位置づけを維持するために、板５の４つの穴と対向する位置にそれぞれ形成される。これらの板は、上述したように、互いに隔てられており、板４は、壁２から隔てられている。４つのスリーブ１０が、壁２の中にねじ止めされる。これらのスリーブは、上記板に形成された穴に対応した間隔で形成される。また、スリーブ１０は、ねじ１１を受ける。ねじ１１の突出部には、板４、５および６を保持する円筒型部材１２がねじ止めされる。壁２上の所定の位置におかれるその端部において、それぞれの部材１２は、壁２と板４との間のスペーサを構成するフランジ１３を備えている。いったん板４がフランジ１３に取り付けられると、板４および５間のスペーサとして作用するリング１４と、板５と、板５および６間のスペーサとして作用するリング１５と、板６と、板６を保持する飾り鋲１６とが次々に位置づけられる。これらの飾り鋲の軸部は、部材１２の端部にねじ止めされ、その頭部は、装飾的役割を果たすことができる。パネル１７は、壁２に対して垂直に固定して、板４の上側のエッジ上に載るようにしてもよい。対流放熱器１では、板４は、熱保護板であり、板５は、加熱板であり、板６は、機械的・熱的保護を実現する板であるとともに、もし装飾的効果をもつガラスでできているのなら、装飾板でもある。コーティング６ａで覆われた板６の代わりに、装飾されていない板６を用いることもできる。その場合、装飾されていない板６は、機械的保護板としてのみ作用するが、望みとあれば、ガラスの選択次第で、装飾的役割を果たすこともできる。板４、５および６は、４ｍｍの厚さであってもよい。連続する２枚の板の間の距離は、２０ｍｍであってもよい。その場合、これらの板のかさの合計は、その深さ方向に関する限り、５２ｍｍとなる。また、加熱板５の代わりに、同じタイプの２枚の加熱板を用いてもよい。その場合でも、それらの板の導電性コーティングは、板４にやはり面している。この場合、２枚の連続する板の間に１５ｍｍの間隔を設けることができる。すると、これらの板のかさの合計は、その深さ方向に関する限り、６１ｍｍとなる。同様に、リング型スペーサ１４および１５に適切な形状を選択することによって、例えば、（１つ以上の）加熱板５および板６を垂直な平面に対して傾斜した位置に配置し、傾斜した板と垂直平面との間の間隔が下から上に向かって大きくなっていくようにすることもできる。よって、これらの板の間に２０度未満の傾斜角を設けることもできる。通常のメイン電圧が供給されれば、コーティング５ａは、ジュール効果によりエネルギーを放散することによって、板５を加熱し、温度Ｔ₅にまで上昇させる。上述したように、板５の両面が同一の温度Ｔ₅にあると考えるのは可能であり、大きな誤差はない。表面５ａにより放射されるエネルギーは弱く、板４の表面４ａにより反射される。板４は、赤外線を反射する。板４により放射されるエネルギーは弱いので、板４は放射により高温になることはない。コーティング５ａと反対側の面により放射されるエネルギーは、およそ黒体のエネルギーに対応する。このエネルギーは、板６の面６ａにより反射される。温度Ｔ₄およびＴ₆は、板４および５と、板５および６との間を循環する熱気によりもたらされる対流交換のみに依存する。このシステムは、温度Ｔ₅（つまり、対流放熱器のパワー）と、板の間の距離に支配される。矩形のガラス板５の電気抵抗Ｒは、次のように表される。ここで、 ─ ａは、板の高さ、すなわち電流コレクタ７ａ、７ｂそれぞれの長さであり、 ─ ｂは、板の長さ、すなわち２つの電流コレクタ７ａ、７ｂ間の距離であり、 ─ Ｒｃは、オームの表面抵抗である。この抵抗Ｒを供給する所与の電圧について、電力は次のように表される。ここで、Ｕは固定値（２２０ボルト）であり、電力を選択するため、あるいは電力の範囲を決定するために、Ｒが計算され、そのＲを得るために比ｂ/ａが調整される。別のパラメータ、すなわち単位面積当たりの電力負荷（δ）も必要になる。板の表面温度は、この負荷に依存する。よって、δは、ｂのみに依存する。なぜなら、ｂは固定値であるからである。所望の電力は、ａを与えることになる。もし、負荷δを１０〜２０Ｗ/ｄｍ²、具体的には１０〜１３Ｗ/ｄｍ²の範囲に維持しつつ、５００〜２０００Ｗの範囲の電力をもつ対流放熱器を提供することを意図しているのなら、およそ３５Ω／□および５０Ω／□の抵抗をもつ市販のコーティングガラスを用いることにより、３枚の板をもつ垂直加熱素子(５０００〜２０００Ｗの高電力型)、または、３枚の板あるいは４枚（そのうち２枚が加熱板であり、電力は１０００Ｗを超える）をもつ水平加熱素子（５００〜１０００Ｗの低電力型）を設計することが可能である。加熱板のａおよびｂの大きさは、例えば、Ｓ＜１ｍ²であり、０.５＜ｂ/ａ＜１.５であり、８＜ｂ＜１２ｄｍであるように決められる。保護板６の表面温度は、６０℃に制限される。例えば、１０〜２０ｍｍの間で可変である板の間隔は、板の間を循環する空気の温度を調整することを可能にする。２枚の加熱板が平行に配置される場合、それぞれ異なる電力を有する２枚の加熱板を連結することが可能である。実施例２：幅木／デイドー加熱このような装置は、その導電性薄膜コーティングが向かい合わせになるように、互いに対向して配置された２枚の加熱板を備えている。これらのうちの一方は、他方の赤外線反射板として作用する。また、外側の加熱板に面するように、熱抵抗あるいは機械的強度を示すガラス製の保護板を配置することも可能である。添付の図面中の図３は、２枚の加熱板１９および２０から構成される幅木加熱構成１８を模式的に示す縦断面図である。ここで、これらの加熱板のコーティング１９ａ、２０ａは、互いに対向するように配置され、互いに平行に設置されている。また、望みとあれば、これら２枚の板１９、２０の一方に面するように、保護板２１を配置してもよい。もしこの幅木の高さａが、１ｄｍに固定されるのなら、ｂ/ａは、１よりもはるかに大きくなる。具体的には、８〜１０の範囲になる。電力密度が１５Ｗ/ｄｍ²であると、４６.５Ω／□のコーティングの場合、結果的に生じる電力は２５０Ｗになり、電力密度が１０Ｗ/ｄｍ²であるのなら、３８.７Ω／□のコーティングの場合、結果的に生じる電力は、２００Ｗになる。もしδ＝１５Ｗ/ｄｍ²であるのなら、表面温度がおよそ１１０℃であれば、３枚のガラス板（１８、１９、２０）からなる構造を取らざるをえない。もしδ＝１０Ｗ/ｄｍ²であるのなら、表面温度がおよそ８０℃であれば、２枚のガラス板（１８、１９）からなる構造が許容される。これは、全体の厚さに関する限り、有利である。第２の板は、加熱板としても、反射板としても作用することになる。大きさを増すことにより、「デイドー」は、３５Ω／□および５０Ω／□に相当する値をもつ市販のコーティングを用いて、より大きな電力を得ることが可能になる。もしａ＝３ｄｍであり、電力密度が１５Ｗ/ｄｍ²および１０Ｗ/ｄｍ²であるのなら、Ｒｃ＝５０Ω／□であるとき、それぞれ３６０Ｗおよび２２５Ｗを得ることが可能であり、Ｒｃ＝３５Ω／□であるとき、それぞれ４３０Ｗおよび３５０Ｗを得ることが可能である。実施例３：設置された放射パネルこの装置については、原則的には既に説明したとおりである。この装置は、熱抵抗および機械的強度を示すガラス製の保護板であって、支持壁に対向するように配置されており、支持壁に面する側面とは反対側の側面上に赤外線反射コーティングを備えている、ガラス製保護板と、この赤外線反射コーティングに面しており、その導電性薄膜コーティングがガラス製保護板に面している、加熱板と、を備えている。これら２枚の板は、対流が空気を過熱する結果にならないほど十分に大きい距離であって、かつ対流が下降気流によりもたらされる乱気流現象を起こす結果にならないほど十分に小さい距離で互いに隔てられている。添付の図面中の図４は、導電性薄膜コーティング２３ａで覆われた加熱板２３と、この導電性薄膜コーティング２３ａに面するように配置されており、赤外線反射薄膜コーティング２４ａで覆われた保護ガラス板２４と、から構成される放熱パネル２２の模式的縦断面図である。板２３は、以下の寸法を有しうる。７＜ｂ＜８.５ｄｍであり、１/３＜ｂ/ａ＜１であり、密度δは、１０００〜２０００Ｗの電力に対して２０Ｗ/ｄｍ²のオーダーである。導電性コーティング２３ａもまた、低い放射率を示す。ガラスにより放出された放射の観点からすると、板２３の両面のふるまいは非対称であり、それぞれの面により放射されるエネルギーは、放射率に比例する。このガラスは厚さが薄いので、結果として生じる熱勾配は非常に弱くなり、このガラスは、等温であると見なされうる。δの値が２０Ｗ/ｄｍ²である時のガラスの温度は、１２０〜１３０℃に近い。その結果、コーティング２３ａ（ε＝０.２）の側の面により放射されるエネルギーは、３００Ｗ/ｄｍ²のオーダーとなり、反対側の面（ε＝０. ９）により放射されるエネルギーは、１３００Ｗ/ｍ²のオーダーととなる。上記温度では、最大のエネルギーを放出する波長は、７.３μｍに等価である。スペクトル領域の有効幅は、３.６５μｍ〜３２.８５μｍの範囲となる。この範囲は、ガラスの吸収帯に対応しているので、キルヒホッフの法則による放出帯にも対応している。これらの波長で低い放射率を示すコーティング２３ａは、コーティングされた側面上で放射されるエネルギーを最小化する傾向をもつ。１０℃のオーダーで温度が変化しても、この放射の分布が変化することはめったにない。放熱パネル２３のみの性能を改善するためには、コーティング２３ａにより放出された放射エネルギーを反射することが必要である。よって、コーティング２３ａに対向するように、コーティングガラス製の板２４が配置される。板２４のコーティング２４ａは、コーティング２３ａに面しており、赤外線を反射する。板２３と２４との間の距離次第では、それらの板の間に対流を発生させることも可能である。図４に示されている加熱素子２２は、そのようにして得られたものである。この加熱素子は、もし板２３および２４が垂直に配置されていれば、放熱性および対流性をともに有する。パネル２２は、天井に配置されてもよい。また、本発明によれば、加熱仕切り板の製造も可能である。そのような仕切り板は、その導電性薄膜コーティングが、ある隙間を空けてコーティングに面して配置されたガラス板により保護されている、加熱板を備えている。これら２枚の板は、対流が空気を過熱する結果にならないほど十分に大きい距離であって、かつ下降気流によりもたらされる乱気流現象を起こす結果にならないほど十分に小さい距離で互いに隔てられている。以上に説明された実施の形態が、いかなる限定も意図しているわけではなく、望みとあれば、本発明の範囲を超えることなく、どのような改変を施してもよいことは、言うまでもない。

Claims

【特許請求の範囲】１．熱抵抗および機械的強度を示す、少なくとも１枚のガラス製加熱板であって、自らを通って流れる電気をジュール効果により熱に変換する抵抗器として作用する透明な導電性薄膜コーティングに覆われた、少なくとも１枚のガラス製加熱板から構成される加熱体を有する、電気加熱素子であって、該加熱体が、１つ以上のコーティングまたは板の形状の表面に連結されており、該１つ以上の表面が、透明であり、相補的であり、該（１枚以上の）加熱板に平行であるか、または実質的に平行であり、その特性および／または該（１枚以上の）加熱板に対するその配置により、選択された使用法に従って、該加熱素子から環境への熱伝達方法を規定し、制御することを可能とし、および／または電気的絶縁を保証することを可能にし、該さまざまな板が、該さまざまな板の間の空気を循環させるように配置されることを特徴とする、電気加熱素子。２．前記透明な導電性薄膜コーティングが、低い放射率を示し、赤外線を反射し、かつ、アンチモンあるいはフッ素でドーピングされた酸化スズ、またはスズでドーピングされた酸化インジウムからなるコーティングであって、数百ナノメートルの厚さに成膜され、その表面抵抗が数Ω／□から数百Ω／□の範囲でありうるコーティングであることを特徴とする、請求項１に記載の加熱素子。３．前記１つ以上の相補的で透明な表面の少なくとも１つが、赤外線放射を反射しうる透明な薄膜コーティングであって、具体的には、請求項２で規定されたタイプの低い放射率をもつ透明なコーティング、および、微細な金属製コーティングから選択される、透明な薄膜コーティングを備えており、該コーティングが、具体的には二酸化シリコンまたは透明ポリマーからなる透明なオーバーレイにより必要な場合には保護されることを特徴とする、請求項１または２に記載の加熱素子。４．電気的絶縁を保証できる少なくとも１つの相補的で透明な表面であって、具体的には二酸化シリコン、酸化クロム、酸化チタン、シリコンまたは透明ポリマーからなるガラス板または透明コーティングから具体的には選択される、少なくとも１つの相補的で透明な表面を備えていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の加熱素子。５．機械的保護を保証できる少なくとも１つの相補的で透明な表面であって、強化ガラス、透明ポリマー、またはガラスおよび（少なくとも１つの）プラスチック材料の積層複合体から具体的には選択される、少なくとも１つの相補的で透明な表面を備えていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の加熱素子。６．装飾的効果を保証できる少なくとも１つの相補的で透明な表面であって、着色されているか、あるいは彫刻が施されており、浮き出し模様が施されているか、あるいはエナメルがかぶされており、または、それ自体が装飾的であるコーティングあるいは膜で覆われている、ガラス板または透明ポリマーから具体的には選択される、少なくとも１つの相補的で透明な表面を備えていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載の加熱素子。７．２つの互いに対向する端部において前記導電性コーティングと密接に接触するように配置された２本の非常に導電性の高いラインを介して、電流供給が実現され、同じタイプの相補的な２本のラインを、該非常に導電性の高いライン間に存在する隙間の内側に埋め込むことが可能であることにより、該導電性コーティング上にこのように規定される前記表面により表される前記抵抗器の直列接続が可能になることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つに記載の加熱素子。８．対流放熱器（１）から構成される加熱素子であって、互いに対向するように配置される以下の一連の板、すなわち ─ 熱抵抗および機械的強度を示す、ガラス製の第１の保護板（４）、および ─ 加熱板（５）であって、その透明な導電性薄膜コーティング（５ａ）が該第１の保護板（４）に面している、加熱板（５）を備えており、 ─ 必要な場合には、第２の加熱板であって、その透明な導電性薄膜コーティングが上記と同じ面を向いている、第２の加熱板、または、その他複数の加熱板であって、その透明な導電性薄膜コーティングが上記と同じ面を向いている、その他複数の加熱板を備えており、かつ ─ 熱抵抗および機械的強度を示す、ガラス製の第２の保護板（６）を備えている加熱素子において、該保護板（４、６）のそれぞれが、隣接する該加熱板に面する側面上に赤外線反射コーティング（４ａ、６ａ）を備えることが可能であり、対流が空気を過熱する結果にならないほど十分に大きい距離であって、かつ対流が下降気流によりもたらされる乱気流現象を起こす結果にならないほど十分に小さい距離で、該異なる複数の板（４、５、６）が互いに隔てられていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載の加熱素子。９．隣接する２枚の板（４および５、５および６）間の前記距離が、５ｍｍから２５ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項８に記載の加熱素子。 10．２枚の板の間の前記間隔が一定であるか、または下から上に向かって大きくなっていくように、前記板（４、５、６）が、垂直に配置されるか、または該垂直な面に対して傾斜するように配置されることを特徴とする、請求項８および９のいずれか１つに記載の加熱素子。 11．少なくとも１枚の保護板（６）が、前記（１枚以上の）加熱板（５）の全周縁を超えて延びていることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか１つに記載の加熱素子。 12．前記対流放熱器の前記複数の板が、すべて同じサイズであり、前記加熱板上の前記導電性コーティングの充電部が、該板固有の表面積よりも小さい表面積に限定されていることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか１つに記載の加熱素子。 13．幅木加熱（１８）またはデイドー加熱の形状の加熱素子であって、互いに対向するように配置された２枚の加熱板（１９、２０）を備えており、該２枚の加熱板の透明な導電性薄膜コーティング（１９ａ、２０ａ）が、その一方が他方の赤外線反射板として作用するように、向かい合わせに配置されており、外側の該加熱板（２０）に面するように、熱抵抗または機械的強度を示すガラス製の保護板（２１）または装飾ガラス製の板を配置しうることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載の加熱素子。 14．放熱パネル（２２）から構成される加熱素子において、熱抵抗および機械的強度を示すガラス製の保護板（２４）であって、支持壁に対向して配置され、該支持壁とは反対側の側面上に、赤外線反射コーティング（２４ａ）を備えている、保護板（２４）と、該赤外線反射コーティングに面し、その透明な導電性コーティング（２３ａ）が該保護ガラス板（２４）に面している、加熱板（２３）と、を備えている加熱素子であって、対流が空気を過熱する結果にならないほど十分に大きい距離であって、かつ対流が下降気流によりもたらされる乱気流現象を起こす結果にならないほど十分に小さい距離で、該２枚の板が互いに隔てられていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載の加熱素子。 15．加熱仕切り板から構成される加熱素子において、その透明な導電性薄膜コーティングが隙間を介して該コーティングに面するように配置されたガラス板により保護されている、加熱板を備えている加熱素子であって、対流が空気を過熱する結果にならないほど十分に大きい距離であって、かつ下降気流によりもたらされる乱気流現象を起こす結果にならないほど十分に小さい距離で、該２枚の板が、互いに隔てられていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載の加熱素子。