電気オーブン
【課題】カーボンナノチューブを利用した電気オーブンを提供することである。
【解決手段】電気オーブン１００は、チャンバーを有する本体１１０と、該本体に組み付けられたドア１２０と、前記本体１１０のチャンバー内に設置されたヒーターと、を含む。前記ヒーター１５０はカーボンナノチューブ構造体１５２と、基体と、少なくとも二つの電極１５１と、を含み。前記カーボンナノチューブ構造体１５２及び基体が複合され、前記カーボンナノチューブ構造体１５２は複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有し、前記少なくとも二つの電極１５１は前記カーボンナノチューブ構造体１５２に電気的に接続される。
【解決手段】電気オーブン１００は、チャンバーを有する本体１１０と、該本体に組み付けられたドア１２０と、前記本体１１０のチャンバー内に設置されたヒーターと、を含む。前記ヒーター１５０はカーボンナノチューブ構造体１５２と、基体と、少なくとも二つの電極１５１と、を含み。前記カーボンナノチューブ構造体１５２及び基体が複合され、前記カーボンナノチューブ構造体１５２は複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有し、前記少なくとも二つの電極１５１は前記カーボンナノチューブ構造体１５２に電気的に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気オーブンに関し、特にカーボンナノチューブを利用した電気オーブンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気オーブンは、電気で電気オーブンチャンバーの内部を加熱するにより、食品を調理する調理装置である。前記電気オーブンのヒーターは、良好な熱伝導性を有する金属材料、例えば金属タングステンからなる。前記金属材料からなるヒーターには低電圧を印加しても、高エネルギーの熱を放出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７０４５１０８号明細書
【特許文献２】国際公開第２００７／０１５７１０号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８０２９９０３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、金属材料からなるヒーターは、酸化しやすいので、前記電気オーブンの使用寿命が短いという課題がある。且つ、金属材料が重いので、前記電気オーブンの軽量化が実現できないという課題もある。
【０００５】
従って、前記課題を解決するために、使用寿命が長く、重量が軽い電気オーブンを提供することは必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気オーブンは、チャンバーを有する本体と、該本体に組み付けられたドアと、前記本体のチャンバー内に設置されたヒーターと、を含む。前記ヒーターはカーボンナノチューブ構造体と、基体材料と、少なくとも二つの電極と、を含み、前記カーボンナノチューブ構造体及び基体材料が複合され、前記カーボンナノチューブ構造体は複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有し、前記少なくとも二つの電極は前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続される。
【０００７】
前記基体材料が、ポリマー又は無機非金属材料である。
【０００８】
前記ヒーターにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体が複数の微孔を含み、前記基体材料が、前記複数の微孔の中に浸透される。
【０００９】
前記基体材料が、前記カーボンナノチューブ構造体の表面に設置されている。
【発明の効果】
【００１０】
従来の電気オーブンと比べると、本発明の電気オーブンは、前記カーボンナノチューブ構造体を含むヒーターが設置されているので、重量が軽くなり、優れた加熱性能及び良好な熱伝導性を有する。また、前記ヒーターは力学性能、靭性、及び機械強度も良く、前記電気オーブンの使用寿命を長くする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例のドアが閉じた電気オーブンの構造を示す図である。
【図２】本発明の実施例のドアが開いた電気オーブンの構造を示す図である。
【図３】本発明の実施例のドローン構造カーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図４】図３中のカーボンナノチューブフィルムのカーボンナノチューブセグメントの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１３】
図１及び図２を参照すると、本実施例の電気オーブン１００は、本体１１０と、ドア１２０と、制御素子１３０と、支持板１４０と、ヒーター１５０と、保護層１６０と、を含む。前記電気オーブン１００を使用して、食品を加工することができる。前記ドア１２０は前記本体１１０に組み付けられている。前記制御素子１３０は調理温度と調理時間を制御する。前記支持板１４０には、食品を載置することができる。前記ヒーター１５０と前記保護層１６０とは、前記本体１１０の中に設置される。
【００１４】
前記本体１１０は中空部（図示せず）を有する。前記ドア１２０で前記本体１１０を密封させて、前記電気オーブン１００にチャンバー（図示せず）を形成する。前記チャンバーの形状は限定されない。前記本体１１０は、間隔を有して設置された二つの対向する第一側面１１１と、間隔を有して設置された二つの対向する第二側面１１２と、一つの前記ドア１２０と対向する第三側面１１３を有する。前記二つの第二側面１１２は、前記二つの第一側面１１１と接続されているが、前記第三側面１１３は、前記第二側面１１２及び前記第一側面１１１と接続されている。前記二つの第二側面１１２の内壁に、複数の案内レール１１２１が平行して設置されている。前記案内レール１１２１は、前記支持板１４０を前記第一側面１１１と平行して支持させるために設けられている。前記案内レール１１２１により、前記支持板１４０を滑動させることができる。さらに、前記本体１１０のチャンバーの中に生じた熱を、効率的に放出させるために、前記本体１１０の一つ側面にファン１１１１を設置することができる。本実施例において、前記電気オーブン１００の一つの前記第一側面１１１に、前記ファン１１１１が設置されている。
【００１５】
前記二つの対向する第一側面１１１と、前記二つの対向する第二側面１１２及び第三側面１１３は、全て断熱材料からなり、良好な断熱性を有する断熱構造体である。前記断熱材料は、耐熱ガラス、耐熱プラスチック及び石英又はそれらの混合物のいずれか一種である。前記断熱構造体は内壁と外壁を有する。前記第一側面１１１、第二側面１１２及び第三側面１１３の断熱性能を高めるために、前記断熱構造体の内壁及び外壁の間に断熱材料を設置することができる。前記断熱材料は真珠岩、フォームガラス及び多孔質コンクリート又はそれらの混合物のいずれか一種である。
【００１６】
前記本体１１０の熱量を減少させるために、前記本体１１０の内壁の表面に３０％以上の反射率を有する赤外線反射層（図示せず）を設けることができる。前記赤外線反射層は、金属、金属化合物及び複合材料又はその混合物のいずれか一種からなることができる。前記金属材料は、例えば、クロム、亜鉛、アルミニウム、金及び銀又はその合金のいずれか一種である。前記複合材料は酸化亜鉛を含む塗料であることができる。前記赤外線反射層としては、例えば、反射率が３８％以上の亜鉛、反射率が７５％以上のアルミニウム−亜鉛合金である。
【００１７】
前記本体１１０に組み付けられたドア１２０は、開閉することができる。前記電気オーブン１００の断熱性能を高めるために、前記ドア１２０の構造及び材料は、前記本体１１０と類似している。さらに、前記ドア１２０に透明な窓１２１を設置することができる。前記透明な窓１２１により、前記電気オーブン１００の中の状況を監視できる。前記透明な窓１２１は、透明な耐熱ガラス、透明な耐熱プラスチック及び前記両種材料の混合物からなる。
【００１８】
前記制御素子１３０は前記本体１１０の任意の領域、例えば、前記ドア１２０、前記第一側面１１１又は前記第二側面１１２に設置できる。本実施例において、前記制御素子１３０は前記第一側面１１１に設置されて、前記ヒーター１５０と接続されている。前記制御素子１３０は、電源スイッチ１３１と、温度ボタン１３２と、計時ボタン１３３と、を含む。前記電源スイッチ１３１により、前記ヒーター１５０と電源（図示せず）との連接を制御することができる。前記温度ボタン１３２は前記チャンバーの温度を制御し、前記計時ボタン１３３は加熱時間を設定することができる。
【００１９】
前記支持板１４０は前記電気オーブン１００のチャンバーの中に設置されている。前記支持板１４０はプレート、トレー、又は複数の孔を有する網状構造体である。本実施例において、前記支持板１４０はプレートである。前記支持板１４０は対向する二つの表面を有し、一つの表面に物を置くことができる。前記支持板１４０は前記案内レール１１２１により、滑動できる。
【００２０】
前記ヒーター１５０は、前記二つの電極１５１及びカーボンナノチューブ構造体１５２を含む。前記二つの電極１５１は、それぞれ前記カーボンナノチューブ構造体１５２に電気的に接続される。
【００２１】
前記二つの電極１５１は前記カーボンナノチューブ構造体１５２の同じ表面、又はそれぞれ前記カーボンナノチューブ構造体１５２の対向する二つの表面に設置される。導電接着剤（例えば、導電性銀接着剤、図示せず）を利用して、前記二つの電極１５１を、直接前記カーボンナノチューブ構造体１５２に電気的に接続させる。勿論、カーボンナノチューブ構造体１５２は大きな比表面積と接着性を有するので、前記二つの電極１５１は、導電接着剤を利用せず、直接前記カーボンナノチューブ構造体１５２に接着されることができる。前記二つの電極１５１は金属又は導電樹脂のような導電材料からなる。前記二つの電極１５１は薄膜状、棒状、線状、ブロック状を有することができる。前記ヒーター１５０は少なくとも二つの前記電極１５１を含む。本実施例において、前記ヒーター１５０は二つの前記電極１５１を含む。前記二つの電極１５１は薄膜状を有して、それぞれ前記カーボンナノチューブ構造体１５２の対向する端部に設置されている。前記電極１５１と前記本体１１０とを絶縁状態に保持させることが必要である。
【００２２】
前記カーボンナノチューブ構造体１５２は大きな比表面積（例えば、１００ｍ２／ｇ以上）を有する。該カーボンナノチューブ構造体１５２の単位面積当たりの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋであるが、好ましくは、０（０は含まず）〜１．７×１０−６Ｊ／ｃｍ２・Ｋであり、本実施例では、１．７×１０−６Ｊ／ｃｍ２・Ｋである。前記カーボンナノチューブ構造体には、複数のカーボンナノチューブが均一に分散されている。該複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブ構造体１５２は、複数のカーボンナノチューブを含む自立構造を有するものである。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体１５２を独立して利用することができるという形態のことである。即ち、前記カーボンナノチューブ構造体１５２を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ構造体１５２を懸架させることができることを意味する。前記カーボンナノチューブ構造体に、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の二種に分類される。本実施例における非配向型のカーボンナノチューブ構造体では、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。配向型のカーボンナノチューブ構造体では、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。又は、配向型のカーボンナノチューブ構造体において、配向型のカーボンナノチューブ構造体が二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。
【００２３】
前記カーボンナノチューブ構造体１５２の単位面積当たりの熱容量が非常に低いので、前記ヒーター１５０の温度は速やかに変化でき、即ち、前記ヒーター１５０は、速い熱応答速度がある。前記カーボンナノチューブ構造体１５２の純度が非常に高い場合、前記カーボンナノチューブは酸化しにくいので、前記ヒーター１５０及び前記ヒーター１５０を含む電気オーブン１００の使用寿命を延ばせることができる。さらに、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の密度は低く、例えば１．３５ｇ／ｃｍ３程度に達する場合、前記ヒーター１５０の熱応答速度は速くなる。カーボンナノチューブは大きな比表面積を有するので、前記カーボンナノチューブ構造体１５２も大きな比表面積を有し、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の比表面積が非常に大きい。従って、該カーボンナノチューブ構造体１５２は接着性があって、直接前記本体１１０の表面に設置される。
【００２４】
前記カーボンナノチューブ構造体１５２が平板型である場合、その厚さは０．５ｎｍ〜１ｍｍに設けられている。前記カーボンナノチューブ構造体１５２が線形である場合、その直径は０．５ｎｍ〜１ｍｍに設けられている。
【００２５】
本発明のカーボンナノチューブ構造体としては、以下の（一）〜（四）のものが挙げられる。
【００２６】
（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、図３に示すように、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム１４３ａを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、超配列カーボンナノチューブアレイ（特許文献１と特許文献２を参照）から引き出して得られたものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、分子間力で長軸方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。図３及び図４を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、長軸方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ１４５を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント１４３ｂにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ１４５の長さは同じである。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの強靭性及び機械強度を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの幅は１００μｍ〜１０ｃｍに設けられ、厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍに設けられる。
【００２７】
前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルムを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体１５２に複数の微孔が形成される。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。
【００２８】
（二）綿毛構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体１５２は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体１５２においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１００ｎｍ以上であり、１００ｎｍ〜１０ｃｍであることが好ましい。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径が１０μｍ以下になる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、０．５ｎｍ〜１ｍｍである。
【００２９】
（三）プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
【００３０】
単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向せずに配置される場合には、該カーボンナノチューブフィルムは、等方的に配列されている複数のカーボンナノチューブを含む。隣接するカーボンナノチューブが分子間力で相互に引き合い、接続する。該カーボンナノチューブ構造体が平面等方性を有する。該カーボンナノチューブフィルムは、平面を有する押し器具を利用して、カーボンナノチューブアレイが成長された基板に垂直な方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを押すことにより形成される。
【００３１】
単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向して配列される場合には、該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、基本的に同じ方向に配列されるカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列されるカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００３２】
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの傾斜の程度は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブと該カーボンナノチューブフィルムの表面とは、角度αを成し、該角度αは０°以上１５°以下である。好ましくは、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜の程度が大きくなる。前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが大きくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが小さくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが小さくなる。前記プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの厚さは、０．５ｎｍ〜１ｍｍ（特許文献３を参照）である。
【００３３】
（四）カーボンナノチューブワイヤ又はカーボンナノチューブケーブル
前記カーボンナノチューブ構造体は少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋであり、５×１０−５Ｊ／ｃｍ２・Ｋであることが好ましい。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は４．５ｎｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、０．５ｎｍ〜５０ｎｍである。前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、０．５ｎｍ〜１００μｍである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。
【００３４】
前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出してなるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、次の三種がある。第一種では、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する。第二種では、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮させてカーボンナノチューブワイヤを形成することができる。第三種では、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸工程）してねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。詳しく説明すれば、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定させる。次に、前記紡糸装置を動作させて前記カーボンナノチューブフィルムを回転させ、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。
【００３５】
前記カーボンナノチューブケーブルは少なくとも二本カーボンナノチューブワイヤを含む。前記カーボンナノチューブケーブルにおける複数のカーボンナノチューブワイヤは前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はねじれ状カーボンナノチューブワイヤからなる。前記カーボンナノチューブケーブルは非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤからなる場合、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは相互に平行に配列されている。前記カーボンナノチューブケーブルはねじれ状カーボンナノチューブワイヤからなる場合、前記ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは相互に絡み合っている。
【００３６】
さらに、前記ヒーター１５０は基体（図示せず）を含む。前記基体は前記カーボンナノチューブ構造体１５２に被覆されている。前記基体は、前記カーボンナノチューブ構造体１５２における前記カーボンナノチューブと相互に結合して、カーボンナノチューブ複合構造体に形成される。具体的には、前記カーボンナノチューブ構造体１５２が複数の微孔を含むので、前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の微孔に浸漬し、前記カーボンナノチューブ複合構造体が形成される。前記基体の材料は、ポリマーおよび無機非金属材料又はそれらの混合物のいずれか一種である。前記カーボンナノチューブ複合構造体を形成する過程において、前記基体の材料は液体又は気体で、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の微孔の中に浸透できる。前記基体の熱安定性は高い。即ち、前記ヒーター１５０が作動する場合、前記基体は、変形、融解又は分解しない。
【００３７】
前記ポリマーは、例えば、繊維素（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、塩化ビニル樹脂（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、エポキシ樹脂（ｅｔｈｏｘｙｌｉｎｅ ｒｅｓｉｎ）、フェノール樹脂（ｐｈｅｎｏｌ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｒｅｓｉｎ）、シリカゲル（ｓｉｌｉｃａ ｇｅｌ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリエチレン・テレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）又はそれらの混合物のいずれか一種である。前記無機非金属材料は、例えばガラス、セラミック、半導体又はそれらの混合物のいずれか一種である。
【００３８】
前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の微孔の中に浸漬されて、該カーボンナノチューブ構造体１５２と緊密に接合することができる。前記基体の材料で、前記カーボンナノチューブ構造体１５２を被覆させることにより、該カーボンナノチューブ構造体１５２を保護できる。前記基体が熱絶縁材料からなる場合、該基体によって前記カーボンナノチューブ構造体１５２と外部とを絶縁させ、前記ヒーター１５０の熱を均一的に分散させることができ、さらに前記ヒーター１５０の温度変化を低減させることができる。前記基体の材料が柔軟性のポリマーである場合、前記ヒーター１５０の柔軟性を増加させることができる。
【００３９】
さらに、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の汚染を防止するために、前記ヒーター１５０と前記支持板１４０の間に保護層１６０を設置することができる。本実施例において、前記保護層１６０は前記カーボンナノチューブ構造体１５２の一つ表面に被覆されている。前記保護層１６０は、電気伝導材料（金属又は合金）又は絶縁材料（樹脂、プラスチック又はラバー）からなる。前記保護層１６０の厚さは０．５μｍ〜２ｍｍに設定される。
【００４０】
前記電気オーブン１００で食品を加工する場合、前記二つの電極１５１により、前記ヒーター１５０に電圧を印加した後、前記ヒーター１５０における前記カーボンナノチューブ構造体１５２は、所定の波長を有する熱を放出することができる。前記支持板１４０の上に放置された食品は、前記ヒーター１５０によって加工される。前記カーボンナノチューブ構造体１５２の面積と厚さと、該カーボンナノチューブ構造体１５２に印加された電圧と、を制御することにより、前記カーボンナノチューブ構造体１５２から、異なる波長を有する電磁波を放出させることができる。前記電圧が一定である場合、前記カーボンナノチューブ構造体１５２が厚くなるほど、前記カーボンナノチューブ構造体１５２から放出される電磁波の波長は短くなる。前記カーボンナノチューブ構造体１５２の厚さが一定である場合、前記カーボンナノチューブ構造体１５２に印加された電圧が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブ構造体１５２から放出される電磁波の波長は短くなる。即ち、前記ヒーター１５０は可視光線を発し、熱の輻射又は赤外線の輻射を起こすことができる。
【００４１】
前記カーボンナノチューブ構造体１５２におけるカーボンナノチューブは理想な黒体構造を有するので、前記ヒーター１５０は広い範囲の熱輻射及び高い熱転換率を有する。食品と前記ヒーター１５０の距離が一定である場合、金属線からなるヒーターを利用した伝統的なオーブンと比べて、本発明の電気オーブンは、エネルギーの消耗が低くて、食品を均一に加熱できるという優れた点がある。
【符号の説明】
【００４２】
１００ 電気オーブン
１１０ 本体
１２０ ドア
１２１ 透明な窓
１３０ 制御素子
１３１ 電源スイッチ
１３２ 温度ボタン
１３３ 計時ボタン
１４０ 支持板
１５０ ヒーター
１５１ 電極
１５２ カーボンナノチューブ構造体
１６０ 保護層
１１１１ ファン
１１２１ 案内レール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気オーブンに関し、特にカーボンナノチューブを利用した電気オーブンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気オーブンは、電気で電気オーブンチャンバーの内部を加熱するにより、食品を調理する調理装置である。前記電気オーブンのヒーターは、良好な熱伝導性を有する金属材料、例えば金属タングステンからなる。前記金属材料からなるヒーターには低電圧を印加しても、高エネルギーの熱を放出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７０４５１０８号明細書
【特許文献２】国際公開第２００７／０１５７１０号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８０２９９０３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、金属材料からなるヒーターは、酸化しやすいので、前記電気オーブンの使用寿命が短いという課題がある。且つ、金属材料が重いので、前記電気オーブンの軽量化が実現できないという課題もある。
【０００５】
従って、前記課題を解決するために、使用寿命が長く、重量が軽い電気オーブンを提供することは必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気オーブンは、チャンバーを有する本体と、該本体に組み付けられたドアと、前記本体のチャンバー内に設置されたヒーターと、を含む。前記ヒーターはカーボンナノチューブ構造体と、基体材料と、少なくとも二つの電極と、を含み、前記カーボンナノチューブ構造体及び基体材料が複合され、前記カーボンナノチューブ構造体は複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有し、前記少なくとも二つの電極は前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続される。
【０００７】
前記基体材料が、ポリマー又は無機非金属材料である。
【０００８】
前記ヒーターにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体が複数の微孔を含み、前記基体材料が、前記複数の微孔の中に浸透される。
【０００９】
前記基体材料が、前記カーボンナノチューブ構造体の表面に設置されている。
【発明の効果】
【００１０】
従来の電気オーブンと比べると、本発明の電気オーブンは、前記カーボンナノチューブ構造体を含むヒーターが設置されているので、重量が軽くなり、優れた加熱性能及び良好な熱伝導性を有する。また、前記ヒーターは力学性能、靭性、及び機械強度も良く、前記電気オーブンの使用寿命を長くする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例のドアが閉じた電気オーブンの構造を示す図である。
【図２】本発明の実施例のドアが開いた電気オーブンの構造を示す図である。
【図３】本発明の実施例のドローン構造カーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図４】図３中のカーボンナノチューブフィルムのカーボンナノチューブセグメントの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１３】
図１及び図２を参照すると、本実施例の電気オーブン１００は、本体１１０と、ドア１２０と、制御素子１３０と、支持板１４０と、ヒーター１５０と、保護層１６０と、を含む。前記電気オーブン１００を使用して、食品を加工することができる。前記ドア１２０は前記本体１１０に組み付けられている。前記制御素子１３０は調理温度と調理時間を制御する。前記支持板１４０には、食品を載置することができる。前記ヒーター１５０と前記保護層１６０とは、前記本体１１０の中に設置される。
【００１４】
前記本体１１０は中空部（図示せず）を有する。前記ドア１２０で前記本体１１０を密封させて、前記電気オーブン１００にチャンバー（図示せず）を形成する。前記チャンバーの形状は限定されない。前記本体１１０は、間隔を有して設置された二つの対向する第一側面１１１と、間隔を有して設置された二つの対向する第二側面１１２と、一つの前記ドア１２０と対向する第三側面１１３を有する。前記二つの第二側面１１２は、前記二つの第一側面１１１と接続されているが、前記第三側面１１３は、前記第二側面１１２及び前記第一側面１１１と接続されている。前記二つの第二側面１１２の内壁に、複数の案内レール１１２１が平行して設置されている。前記案内レール１１２１は、前記支持板１４０を前記第一側面１１１と平行して支持させるために設けられている。前記案内レール１１２１により、前記支持板１４０を滑動させることができる。さらに、前記本体１１０のチャンバーの中に生じた熱を、効率的に放出させるために、前記本体１１０の一つ側面にファン１１１１を設置することができる。本実施例において、前記電気オーブン１００の一つの前記第一側面１１１に、前記ファン１１１１が設置されている。
【００１５】
前記二つの対向する第一側面１１１と、前記二つの対向する第二側面１１２及び第三側面１１３は、全て断熱材料からなり、良好な断熱性を有する断熱構造体である。前記断熱材料は、耐熱ガラス、耐熱プラスチック及び石英又はそれらの混合物のいずれか一種である。前記断熱構造体は内壁と外壁を有する。前記第一側面１１１、第二側面１１２及び第三側面１１３の断熱性能を高めるために、前記断熱構造体の内壁及び外壁の間に断熱材料を設置することができる。前記断熱材料は真珠岩、フォームガラス及び多孔質コンクリート又はそれらの混合物のいずれか一種である。
【００１６】
前記本体１１０の熱量を減少させるために、前記本体１１０の内壁の表面に３０％以上の反射率を有する赤外線反射層（図示せず）を設けることができる。前記赤外線反射層は、金属、金属化合物及び複合材料又はその混合物のいずれか一種からなることができる。前記金属材料は、例えば、クロム、亜鉛、アルミニウム、金及び銀又はその合金のいずれか一種である。前記複合材料は酸化亜鉛を含む塗料であることができる。前記赤外線反射層としては、例えば、反射率が３８％以上の亜鉛、反射率が７５％以上のアルミニウム−亜鉛合金である。
【００１７】
前記本体１１０に組み付けられたドア１２０は、開閉することができる。前記電気オーブン１００の断熱性能を高めるために、前記ドア１２０の構造及び材料は、前記本体１１０と類似している。さらに、前記ドア１２０に透明な窓１２１を設置することができる。前記透明な窓１２１により、前記電気オーブン１００の中の状況を監視できる。前記透明な窓１２１は、透明な耐熱ガラス、透明な耐熱プラスチック及び前記両種材料の混合物からなる。
【００１８】
前記制御素子１３０は前記本体１１０の任意の領域、例えば、前記ドア１２０、前記第一側面１１１又は前記第二側面１１２に設置できる。本実施例において、前記制御素子１３０は前記第一側面１１１に設置されて、前記ヒーター１５０と接続されている。前記制御素子１３０は、電源スイッチ１３１と、温度ボタン１３２と、計時ボタン１３３と、を含む。前記電源スイッチ１３１により、前記ヒーター１５０と電源（図示せず）との連接を制御することができる。前記温度ボタン１３２は前記チャンバーの温度を制御し、前記計時ボタン１３３は加熱時間を設定することができる。
【００１９】
前記支持板１４０は前記電気オーブン１００のチャンバーの中に設置されている。前記支持板１４０はプレート、トレー、又は複数の孔を有する網状構造体である。本実施例において、前記支持板１４０はプレートである。前記支持板１４０は対向する二つの表面を有し、一つの表面に物を置くことができる。前記支持板１４０は前記案内レール１１２１により、滑動できる。
【００２０】
前記ヒーター１５０は、前記二つの電極１５１及びカーボンナノチューブ構造体１５２を含む。前記二つの電極１５１は、それぞれ前記カーボンナノチューブ構造体１５２に電気的に接続される。
【００２１】
前記二つの電極１５１は前記カーボンナノチューブ構造体１５２の同じ表面、又はそれぞれ前記カーボンナノチューブ構造体１５２の対向する二つの表面に設置される。導電接着剤（例えば、導電性銀接着剤、図示せず）を利用して、前記二つの電極１５１を、直接前記カーボンナノチューブ構造体１５２に電気的に接続させる。勿論、カーボンナノチューブ構造体１５２は大きな比表面積と接着性を有するので、前記二つの電極１５１は、導電接着剤を利用せず、直接前記カーボンナノチューブ構造体１５２に接着されることができる。前記二つの電極１５１は金属又は導電樹脂のような導電材料からなる。前記二つの電極１５１は薄膜状、棒状、線状、ブロック状を有することができる。前記ヒーター１５０は少なくとも二つの前記電極１５１を含む。本実施例において、前記ヒーター１５０は二つの前記電極１５１を含む。前記二つの電極１５１は薄膜状を有して、それぞれ前記カーボンナノチューブ構造体１５２の対向する端部に設置されている。前記電極１５１と前記本体１１０とを絶縁状態に保持させることが必要である。
【００２２】
前記カーボンナノチューブ構造体１５２は大きな比表面積（例えば、１００ｍ２／ｇ以上）を有する。該カーボンナノチューブ構造体１５２の単位面積当たりの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋであるが、好ましくは、０（０は含まず）〜１．７×１０−６Ｊ／ｃｍ２・Ｋであり、本実施例では、１．７×１０−６Ｊ／ｃｍ２・Ｋである。前記カーボンナノチューブ構造体には、複数のカーボンナノチューブが均一に分散されている。該複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブ構造体１５２は、複数のカーボンナノチューブを含む自立構造を有するものである。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体１５２を独立して利用することができるという形態のことである。即ち、前記カーボンナノチューブ構造体１５２を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ構造体１５２を懸架させることができることを意味する。前記カーボンナノチューブ構造体に、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の二種に分類される。本実施例における非配向型のカーボンナノチューブ構造体では、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。配向型のカーボンナノチューブ構造体では、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。又は、配向型のカーボンナノチューブ構造体において、配向型のカーボンナノチューブ構造体が二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。
【００２３】
前記カーボンナノチューブ構造体１５２の単位面積当たりの熱容量が非常に低いので、前記ヒーター１５０の温度は速やかに変化でき、即ち、前記ヒーター１５０は、速い熱応答速度がある。前記カーボンナノチューブ構造体１５２の純度が非常に高い場合、前記カーボンナノチューブは酸化しにくいので、前記ヒーター１５０及び前記ヒーター１５０を含む電気オーブン１００の使用寿命を延ばせることができる。さらに、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の密度は低く、例えば１．３５ｇ／ｃｍ３程度に達する場合、前記ヒーター１５０の熱応答速度は速くなる。カーボンナノチューブは大きな比表面積を有するので、前記カーボンナノチューブ構造体１５２も大きな比表面積を有し、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の比表面積が非常に大きい。従って、該カーボンナノチューブ構造体１５２は接着性があって、直接前記本体１１０の表面に設置される。
【００２４】
前記カーボンナノチューブ構造体１５２が平板型である場合、その厚さは０．５ｎｍ〜１ｍｍに設けられている。前記カーボンナノチューブ構造体１５２が線形である場合、その直径は０．５ｎｍ〜１ｍｍに設けられている。
【００２５】
本発明のカーボンナノチューブ構造体としては、以下の（一）〜（四）のものが挙げられる。
【００２６】
（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、図３に示すように、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム１４３ａを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、超配列カーボンナノチューブアレイ（特許文献１と特許文献２を参照）から引き出して得られたものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、分子間力で長軸方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。図３及び図４を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、長軸方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ１４５を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント１４３ｂにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ１４５の長さは同じである。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの強靭性及び機械強度を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの幅は１００μｍ〜１０ｃｍに設けられ、厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍに設けられる。
【００２７】
前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルムを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体１５２に複数の微孔が形成される。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。
【００２８】
（二）綿毛構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体１５２は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体１５２においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１００ｎｍ以上であり、１００ｎｍ〜１０ｃｍであることが好ましい。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径が１０μｍ以下になる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、０．５ｎｍ〜１ｍｍである。
【００２９】
（三）プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
【００３０】
単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向せずに配置される場合には、該カーボンナノチューブフィルムは、等方的に配列されている複数のカーボンナノチューブを含む。隣接するカーボンナノチューブが分子間力で相互に引き合い、接続する。該カーボンナノチューブ構造体が平面等方性を有する。該カーボンナノチューブフィルムは、平面を有する押し器具を利用して、カーボンナノチューブアレイが成長された基板に垂直な方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを押すことにより形成される。
【００３１】
単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向して配列される場合には、該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、基本的に同じ方向に配列されるカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列されるカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００３２】
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの傾斜の程度は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブと該カーボンナノチューブフィルムの表面とは、角度αを成し、該角度αは０°以上１５°以下である。好ましくは、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜の程度が大きくなる。前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが大きくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが小さくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが小さくなる。前記プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの厚さは、０．５ｎｍ〜１ｍｍ（特許文献３を参照）である。
【００３３】
（四）カーボンナノチューブワイヤ又はカーボンナノチューブケーブル
前記カーボンナノチューブ構造体は少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋであり、５×１０−５Ｊ／ｃｍ２・Ｋであることが好ましい。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は４．５ｎｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、０．５ｎｍ〜５０ｎｍである。前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、０．５ｎｍ〜１００μｍである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。
【００３４】
前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出してなるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、次の三種がある。第一種では、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する。第二種では、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮させてカーボンナノチューブワイヤを形成することができる。第三種では、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸工程）してねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。詳しく説明すれば、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定させる。次に、前記紡糸装置を動作させて前記カーボンナノチューブフィルムを回転させ、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。
【００３５】
前記カーボンナノチューブケーブルは少なくとも二本カーボンナノチューブワイヤを含む。前記カーボンナノチューブケーブルにおける複数のカーボンナノチューブワイヤは前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はねじれ状カーボンナノチューブワイヤからなる。前記カーボンナノチューブケーブルは非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤからなる場合、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは相互に平行に配列されている。前記カーボンナノチューブケーブルはねじれ状カーボンナノチューブワイヤからなる場合、前記ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは相互に絡み合っている。
【００３６】
さらに、前記ヒーター１５０は基体（図示せず）を含む。前記基体は前記カーボンナノチューブ構造体１５２に被覆されている。前記基体は、前記カーボンナノチューブ構造体１５２における前記カーボンナノチューブと相互に結合して、カーボンナノチューブ複合構造体に形成される。具体的には、前記カーボンナノチューブ構造体１５２が複数の微孔を含むので、前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の微孔に浸漬し、前記カーボンナノチューブ複合構造体が形成される。前記基体の材料は、ポリマーおよび無機非金属材料又はそれらの混合物のいずれか一種である。前記カーボンナノチューブ複合構造体を形成する過程において、前記基体の材料は液体又は気体で、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の微孔の中に浸透できる。前記基体の熱安定性は高い。即ち、前記ヒーター１５０が作動する場合、前記基体は、変形、融解又は分解しない。
【００３７】
前記ポリマーは、例えば、繊維素（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、塩化ビニル樹脂（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、エポキシ樹脂（ｅｔｈｏｘｙｌｉｎｅ ｒｅｓｉｎ）、フェノール樹脂（ｐｈｅｎｏｌ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｒｅｓｉｎ）、シリカゲル（ｓｉｌｉｃａ ｇｅｌ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリエチレン・テレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）又はそれらの混合物のいずれか一種である。前記無機非金属材料は、例えばガラス、セラミック、半導体又はそれらの混合物のいずれか一種である。
【００３８】
前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の微孔の中に浸漬されて、該カーボンナノチューブ構造体１５２と緊密に接合することができる。前記基体の材料で、前記カーボンナノチューブ構造体１５２を被覆させることにより、該カーボンナノチューブ構造体１５２を保護できる。前記基体が熱絶縁材料からなる場合、該基体によって前記カーボンナノチューブ構造体１５２と外部とを絶縁させ、前記ヒーター１５０の熱を均一的に分散させることができ、さらに前記ヒーター１５０の温度変化を低減させることができる。前記基体の材料が柔軟性のポリマーである場合、前記ヒーター１５０の柔軟性を増加させることができる。
【００３９】
さらに、前記カーボンナノチューブ構造体１５２の汚染を防止するために、前記ヒーター１５０と前記支持板１４０の間に保護層１６０を設置することができる。本実施例において、前記保護層１６０は前記カーボンナノチューブ構造体１５２の一つ表面に被覆されている。前記保護層１６０は、電気伝導材料（金属又は合金）又は絶縁材料（樹脂、プラスチック又はラバー）からなる。前記保護層１６０の厚さは０．５μｍ〜２ｍｍに設定される。
【００４０】
前記電気オーブン１００で食品を加工する場合、前記二つの電極１５１により、前記ヒーター１５０に電圧を印加した後、前記ヒーター１５０における前記カーボンナノチューブ構造体１５２は、所定の波長を有する熱を放出することができる。前記支持板１４０の上に放置された食品は、前記ヒーター１５０によって加工される。前記カーボンナノチューブ構造体１５２の面積と厚さと、該カーボンナノチューブ構造体１５２に印加された電圧と、を制御することにより、前記カーボンナノチューブ構造体１５２から、異なる波長を有する電磁波を放出させることができる。前記電圧が一定である場合、前記カーボンナノチューブ構造体１５２が厚くなるほど、前記カーボンナノチューブ構造体１５２から放出される電磁波の波長は短くなる。前記カーボンナノチューブ構造体１５２の厚さが一定である場合、前記カーボンナノチューブ構造体１５２に印加された電圧が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブ構造体１５２から放出される電磁波の波長は短くなる。即ち、前記ヒーター１５０は可視光線を発し、熱の輻射又は赤外線の輻射を起こすことができる。
【００４１】
前記カーボンナノチューブ構造体１５２におけるカーボンナノチューブは理想な黒体構造を有するので、前記ヒーター１５０は広い範囲の熱輻射及び高い熱転換率を有する。食品と前記ヒーター１５０の距離が一定である場合、金属線からなるヒーターを利用した伝統的なオーブンと比べて、本発明の電気オーブンは、エネルギーの消耗が低くて、食品を均一に加熱できるという優れた点がある。
【符号の説明】
【００４２】
１００ 電気オーブン
１１０ 本体
１２０ ドア
１２１ 透明な窓
１３０ 制御素子
１３１ 電源スイッチ
１３２ 温度ボタン
１３３ 計時ボタン
１４０ 支持板
１５０ ヒーター
１５１ 電極
１５２ カーボンナノチューブ構造体
１６０ 保護層
１１１１ ファン
１１２１ 案内レール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーを有する本体と、該本体に組み付けられたドアと、前記本体のチャンバー内に設置されたヒーターと、を含む電気オーブンにおいて、
前記ヒーターはカーボンナノチューブ構造体と、基体と、少なくとも二つの電極と、を含み、
前記カーボンナノチューブ構造体及び基体が複合され、
前記カーボンナノチューブ構造体は複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有し、
前記少なくとも二つの電極は前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続されることを特徴とする電気オーブン。
【請求項２】
前記ヒーターにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体が複数の微孔を有し、前記基体材料が、前記複数の微孔の中に浸透されていることを特徴とする請求項１に記載の電気オーブン。
【請求項３】
チャンバーを含む電気オーブンにおいて、
前記チャンバー内に支持板及びヒーターが設置され、
前記ヒーターはカーボンナノチューブ構造体を含み、
前記カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有していることを特徴とする電気オーブン。
【請求項１】
チャンバーを有する本体と、該本体に組み付けられたドアと、前記本体のチャンバー内に設置されたヒーターと、を含む電気オーブンにおいて、
前記ヒーターはカーボンナノチューブ構造体と、基体と、少なくとも二つの電極と、を含み、
前記カーボンナノチューブ構造体及び基体が複合され、
前記カーボンナノチューブ構造体は複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有し、
前記少なくとも二つの電極は前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続されることを特徴とする電気オーブン。
【請求項２】
前記ヒーターにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体が複数の微孔を有し、前記基体材料が、前記複数の微孔の中に浸透されていることを特徴とする請求項１に記載の電気オーブン。
【請求項３】
チャンバーを含む電気オーブンにおいて、
前記チャンバー内に支持板及びヒーターが設置され、
前記ヒーターはカーボンナノチューブ構造体を含み、
前記カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有していることを特徴とする電気オーブン。
【図１】
【図２】
【図４】
【図３】
【図２】
【図４】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−４０３９３（Ｐ２０１１−４０３９３Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８１４０６（Ｐ２０１０−１８１４０６）
【出願日】平成２２年８月１３日（２０１０．８．１３）
【出願人】（５９８０９８３３１）ツィンファ ユニバーシティ (534)
【出願人】（５０００８０５４６）鴻海精密工業股▲ふん▼有限公司 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１３日（２０１０．８．１３）
【出願人】（５９８０９８３３１）ツィンファ ユニバーシティ (534)
【出願人】（５０００８０５４６）鴻海精密工業股▲ふん▼有限公司 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
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