面状発熱体
【課題】本発明は、所定形状の板状部材における外周面に沿って巻回されるように配置された薄膜状の発熱抵抗素子を備える面状発熱体を提供することを目的とする。
【解決手段】面状発熱体１は、絶縁性の板状部材２１と、板状部材２１の外周面に巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子２０と、記板状部材２１の第１の面２１０Ａに配置される絶縁性の第１のカバー部材３と、板状部材２１の第２の面２１０Ｂに配置される絶縁性の第２のカバー部材４と、を備える。
【解決手段】面状発熱体１は、絶縁性の板状部材２１と、板状部材２１の外周面に巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子２０と、記板状部材２１の第１の面２１０Ａに配置される絶縁性の第１のカバー部材３と、板状部材２１の第２の面２１０Ｂに配置される絶縁性の第２のカバー部材４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜状の発熱抵抗素子を用いた面状発熱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発熱抵抗素子を用いた平面ヒータは幅広い分野で利用されている。このような平面ヒータにおいては、例えば、所定形状に成形された発熱抵抗素子が用いられるが、この発熱抵抗素子を所定形状に成形するためには、例えば、エッチング法による加工や、プレス加工などの打ち抜き加工が必要である。
【０００３】
このように発熱抵抗素子を所定形状に成形する場合において、上記のように成形加工の工程が複雑であるなどの作業面における困難性や、該成形加工時に発熱抵抗素子に無駄が生じるなどのコスト面における課題が存在することが認識されていた。
【０００４】
そこで、複数の帯状発熱抵抗素子を平行に並列配置し、その端部に導体小片を配置して蛇行形状に成形した発熱抵抗体を用いた平面ヒータが発明されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３１３５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の平面ヒータでは、複数の帯状発熱抵抗素子を平行に配置して、その端部に導電小片を配置して蛇行状の発熱抵抗体を成形している。これにより、一体的な蛇行状の発熱抵抗体を成形する場合に比べ、成形加工時に生じる発熱抵抗素子の無駄などは軽減される。しかし、発熱抵抗素子を所定形状に成形するための処理工程は複雑になっている。また、特許文献１に記載の平面ヒータにおいては、蛇行形状とは異なる形状に発熱抵抗体を成形することは困難である。そして、これらのことが、本発明の課題といってよい。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み、所定形状の板状部材における外周面に沿って巻回されるように配置された薄膜状の発熱抵抗素子を備える面状発熱体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、薄膜状の発熱抵抗素子を所定形状の板状部材における外周面に沿って巻回されるように配置することで簡易に所定形状に成形できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
（１） 絶縁性の板状部材と、前記板状部材の外周面に沿って巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子であって、前記板状部材における第１の面に沿うように配置される複数の第１平面部、前記第１の面とは反対側の面である第２の面に沿うように配置される複数の第２平面部、及びそれぞれが前記複数の第１平面部のぞれぞれと前記複数の第２平面部のそれぞれとを繋ぎ前記板状部材における側面に配置される複数の折り返し部と、を備える発熱抵抗素子と、前記複数の第１平面部を覆うように前記第１の面に配置される絶縁性の第１のカバー部材と、前記複数の第２平面部を覆うように前記第２の面に配置される絶縁性の第２のカバー部材と、を備える面状発熱体。
【０００９】
（１）の発明における面状発熱体は、絶縁性の板状部材と、板状部材の外周面に沿って巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子を備える。発熱抵抗素子は、板状部材における第１の面に沿うように配置される複数の第１平面部、第１の面とは反対側の面である第２の面に沿うように配置される複数の第２平面部、及びそれぞれが複数の第１平面部のぞれぞれと複数の第２平面部のそれぞれとを繋ぎ板状部材における側面に配置される複数の折り返し部と、を備える。そして、複数の第１平面部を覆うように前記第１の面に配置される絶縁性の第１のカバー部材と、複数の第２平面部を覆うように前記第２の面に配置される絶縁性の第２のカバー部材とを備える。これにより、例えば、発熱抵抗素子を所定形状の板状部材における外周面に沿うように巻回すだけで、所定形状に成形された発熱抵抗素子を備える面状発熱体を得ることができる。また、例えば、発熱抵抗素子の巻回パターンを変更することで、発熱抵抗素子により成形される所定形状を適宜変更させることができる。また、板状部材の形状を変更させることで、発熱抵抗素子により形成される所定形状を、適宜変更することができる。
【００１０】
（２） 前記発熱抵抗素子は、略等幅の帯状である（１）に記載の面状発熱体。
【００１１】
（２）の発明における面状発熱体は、発熱抵抗素子が、略等幅の帯状である。これにより、汎用性の高い帯状の発熱抵抗素子を所定形状の板状部材における外周面に沿うように巻回すだけで所定形状に成形された発熱抵抗素子を備える面状発熱体を得ることができる。
【００１２】
（３） 前記板状部材の前記側面は、所定間隔で形成される複数の凹部を備え、前記複数の折り返し部のそれぞれは、前記複数の凹部のそれぞれに嵌合するように配置される（１）又は（２）に記載の面状発熱体。
【００１３】
（３）の発明による面状発熱体は、板状部材の側面は、所定間隔で形成される複数の凹部を備える。そして、複数の折り返し部のそれぞれは、複数の凹部のそれぞれに嵌合するように配置される。これにより、好適に発熱抵抗素子を板状部材における外周面に沿うように巻回することができる。複数の折り返し部が複数の凹部に勘合するように発熱抵抗素子を巻回することで、確実に発熱抵抗素子を所定形状に成形することができる。また、複数の凹部に発熱抵抗素子が勘合した状態であるので、一度成形された所定形状を好適に維持することができる。更には、複数の凹部の配置や深さを調整することで、発熱抵抗素子により成形される所定形状を適宜調整することができる。
【００１４】
（４） 前記第１のカバー部材と、前記第２のカバー部材とは、熱伝導性が異なる（１）から（３）のいずれかに記載の面状発熱体。
【００１５】
（４）の発明による面状発熱体は、第１のカバー部材と、第２のカバー部材との熱伝導性が異なる。例えば、第１のカバー部材を熱伝導性に優れた材料で構成し、第２のカバー部材を断熱性に優れた材料で構成することができる。これにより、例えば、発熱抵抗素子により発生する熱を第１のカバー部材側に好適に伝えることができる。
【００１６】
（５） 絶縁性の板状部材と、前記板状部材の外周面に沿って巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子であって、前記板状部材における第１の面に沿うように配置される複数の第１平面部、前記第１の面とは反対側の面である第２の面に沿うように配置される複数の第２平面部、及びそれぞれが前記複数の第１平面部のぞれぞれと前記複数の第２平面部のそれぞれとを繋ぎ前記板状部材における側面に配置される複数の折り返し部を備える発熱抵抗素子と、を備える発熱抵抗部材。
【００１７】
（５）の発明による発熱抵抗部材は、絶縁性の板状部材と、板状部材の外周面に沿って巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子を備える。発熱抵抗素子は、板状部材における第１の面に沿うように配置される複数の第１平面部、第１の面とは反対側の面である第２の面に沿うように配置される複数の第２平面部、及びそれぞれが複数の第１平面部のぞれぞれと複数の第２平面部のそれぞれとを繋ぎ板状部材における側面に配置される複数の折り返し部、を備える。これにより、例えば、発熱抵抗素子を所定形状の板状部材における外周面に沿うように巻回すだけで、所定形状に成形された発熱抵抗素子を得ることができる。また、例えば、発熱抵抗素子の巻回パターンを変更することで、発熱抵抗素子により成形される所定形状を適宜変更させることができる。また、板状部材の形状を変更させることで、発熱抵抗素子により形成される所定形状を、適宜変更することができる。
【００１８】
（６） 前記発熱抵抗素子は、略等幅の帯状である（５）に記載の発熱抵抗部材。
【００１９】
（６）の発明における発熱抵部材は、発熱抵抗素子が、略等幅の帯状である。これにより、汎用性の高い帯状の発熱抵抗素子を所定形状の板状部材における外周面に沿うように巻回すだけで所定形状に成形された発熱抵抗素子を備える発熱抵抗部材部材を得ることができる。
【００２０】
（７）前記板状部材の前記側面は、所定間隔で形成される複数の凹部を備え、前記複数の折り返し部のそれぞれは、前記複数の凹部のそれぞれに嵌合するように配置される（５）又は（６）に記載の発熱抵抗部材。
【００２１】
（７）の発明による発熱抵抗部材は、板状部材の側面は、所定間隔で形成される複数の凹部を備える。そして、複数の折り返し部のそれぞれは、複数の凹部のそれぞれに嵌合するように配置される。これにより、好適に発熱抵抗素子を板状部材における外周面に沿うように巻回することができる。複数の折り返し部が複数の凹部に勘合するように発熱抵抗素子を巻回することで、確実に発熱抵抗素子を所定形状に成形することができる。また、複数の凹部に発熱抵素子が勘合した状態であるので、一度成形された所定形状を好適に維持することができる。更には、複数の凹部の配置や深さを調整することで、発熱抵抗素子により成形される所定形状を適宜調整することができる。
【００２２】
（８） （１）から（４）のいずれかに記載の面状発熱体と、前記面状発熱体を収納可能な筐体と、前記筐体に収納された状態における前記面状発熱体の該筐体側の面と反対側の面に配置される伝熱部材と、を備える加熱装置。
【００２３】
（８）の発明による加熱装置は、（１）から（４）のいずれかに記載の面状発熱体と、面状発熱体を収納可能な筐体と、前記筐体に収納された状態における前記面状発熱体の該筐体側の面と反対側の面に配置される伝熱部材と、を備える。これにより、本発明の面状発熱体を用いた加熱装置を得ることができる。
【００２４】
（９） 薄膜状の発熱抵抗素子を、絶縁性の板状部材における外周面に沿って巻回するように配置する工程を含む面状発熱体の製造方法。
【００２５】
（９）の発明による面状発熱体の製造方法は、薄膜状の発熱抵抗素子を、絶縁性の板状部材における外周面に沿って巻回するように配置する工程を含む。これにより、例えば、薄膜状の発熱抵抗素子を絶縁性の板状部材における外周面に沿って巻回するように配置するだけで製造上の困難性なく発熱抵抗素子を様々な形状に成形することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、所定形状の板状部材における外周面に沿って巻回されるように配置された薄膜状の発熱抵抗素子を備える面状発熱体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２８】
図１は、本発明の面状発熱体における第１実施形態の構成を説明する斜視図である。図２は、本発明の面状発熱体における第１実施形態の構成を説明する側面図である。図３は、本発明の面状発熱体における第１実施形態に用いられる発熱抵抗部材の平面図である。図４は、本発明の面状発熱体における第２実施形態に用いられる発熱抵抗部材の平面図である。図５は、本発明の面状発熱体における第３実施形態の構成を説明する斜視図である。図６は、本発明の面状発熱体における第１実施形態の面状発熱体を備える加熱装置の構造を説明する斜視図である。図７は、本発明の面状発熱体における第１実施形態の面状発熱体が複数配置された加熱装置の構造を説明する斜視図である。図８は、本発明の面状発熱体における第１実施形態の面状発熱体における発熱抵抗素子の昇温グラフである。
【００２９】
「１」第１実施形態
図１から図３に示す第１実施形態の面状発熱体１に基づいて、本発明の面状発熱体及び発熱抵抗部材について説明する。
【００３０】
「１．１」面状発熱体の全体構造
図１及び図２に示すように、面状発熱体１は、発熱抵抗部材２と、発熱抵抗部材２の上面側に配置される絶縁性の第１のカバー部材３と、発熱抵抗部材２の下面側に配置される絶縁性の第２のカバー部材４と、電力を供給する電力供給線９０、９３と、を備える。
【００３１】
発熱抵抗部材２は、絶縁性の板状部材２１と、該板状部材２１の外周面に沿って巻回されるように配置される一本の略等幅である帯状の発熱抵抗素子２０と、を備える。発熱抵抗素子２０には、電力供給線９０、９３を通じて電力が供給され、所定の電力が供給される。これにより、該発熱抵抗素子２０が発熱する。発熱抵抗素子２０における発熱量（温度）は、該発熱抵抗素子２０の材質と供給される電力量とにより調整される。
【００３２】
第１のカバー部材３は、発熱抵抗部材２の第１の面２１０Ａ側に配置される略板状の部材である。第１のカバー部材３は、発熱抵抗部材２の外周面に沿って巻回されるように配置される発熱抵抗素子２０が外側に露出しないように配置される。具体的には、第１のカバー部材３は、後述する板状部材２１における第１の面２１０Ａに沿うように配置される複数の第１平面部２５を覆うように配置される。また、第１のカバー部材３は、発熱抵抗素子２０における複数の第１平面部２５からの電流を外部に伝えないように絶縁性の材料で構成される。
【００３３】
第２のカバー部材４は、発熱抵抗部材２の第２の面２１０Ｂ側に配置される略板状の部材である。第２のカバー部材４は、第１のカバー部材３と同様に、発熱抵抗部材２の外周面に沿って巻回されるように配置される発熱抵抗素子２０が外側に露出しないように配置される。具体的には、第２のカバー部材４は、後述する板状部材２１における第２の面２１０Ｂに沿うように配置される複数の第２平面部２６を覆うように配置される。また、第２のカバー部材４は、発熱抵抗素子２０における複数の第２平面部２６からの電流を外部に伝えないように絶縁性の材料で構成される。
【００３４】
ここで、例えば、発熱抵抗部材２における第１の面２１０Ａ側が加熱側である場合には、第１のカバー部材３は、発熱抵抗部材２からの熱を好適に伝熱するため熱伝導性に優れた材料で構成される。これに対し、第２のカバー部材４は、発熱抵抗部材２の第２の面２１０Ｂ側に配置される発熱抵抗素子２０における複数の第２平面部２６から発生する熱が第２のカバー部材４を通じて外部に放熱されることを抑制すると共に加熱側である第１のカバー部材３に熱を伝熱させるため、断熱性に優れた材料で構成される。
【００３５】
「１．２」発熱抵抗部材
図３に示すように、発熱抵抗部材２は、絶縁性の板状部材２１と、該板状部材２１の外周面に沿って巻回されるように配置される一本の略等幅である帯状の発熱抵抗素子２０を備える。板状部材２１は、幅方向における略中央に所定幅の切り込み部２１０が形成され、該切り込み部２１０の両側に略同一幅の巻回部２１Ａ及び巻回部２１Ｂが形成される。
【００３６】
巻回部２１Ａ及び巻回部２１Ｂは、幅方向における両側面に形成された複数の凹部３０に形成されている。本実施形態においては、一本の略等幅である帯状の発熱抵抗素子２０が、所定の凹部３０に嵌合しながら巻回部２１Ａ及び巻回部２１Ｂにおけるそれぞれの外周面に沿って巻回されるように配置される。ここで、切り込み部２１０の一端側に開口部２１０Ｐを形成することで、発熱抵抗素子２０を巻回部２１Ａ及び巻回部２１Ｂに巻回する作業効率が向上するので好ましい。
【００３７】
板状部材２１における第１の面２１０Ａには、発熱抵抗素子２０が該第１の面２１０Ａに沿うように複数の第１平面部２５が形成される。また、板状部材２１における第２の面２１０Ｂには、発熱抵抗素子２０が該第２の面２１０Ｂに沿うように複数の第２平面部２６が形成される。また、板状部材２１の側面には、複数の第１平面部２５のぞれぞれと複数の第２平面部２６のそれぞれとを繋ぐ折り返し部２７が形成される。この複数の折り返し部２７は、板状部材２１の側面に形成される複数の凹部３０に嵌合するように配置される。
【００３８】
そして、上述のように、第１のカバー部材３は、板状部材２１における第１の面２１０Ａに配置される複数の第１平面部２５を覆おうように配置される。また、第２のカバー部材４は、板状部材２１における第２の面２１０Ｂに配置される複数の第２平面部２６を覆うように配置される。
【００３９】
本実施形態において、発熱抵抗素子２０は一本の略等幅である帯状の発熱抵抗素子２０であるが、本発明においてはこれに限定されず、他の形状の発熱抵抗素子２０を用いても良く、また、複数の発熱抵抗素子２０を用いても良い。更には、発熱抵抗素子２０を自己温度制御が可能な材料で構成しても良く、また、自己温度制御が可能となるよう所定の表面処理等がされた発熱抵抗素子２０を用いても良い。
【００４０】
発熱抵抗素子２０は、板状部材２１の外周面に沿って巻回されるように配置することで所定形状に成形される。そして該所定形状は、例えば、所定の凹部３０とこれに隣接する凹部３０との間隔Ｗや、凹部３０の深さｄ３等を調整することにより調整することができる。
【００４１】
また、発熱抵抗素子２０の幅ｄや、上記凹部３０同士の間隔Ｗを、求められる発熱特性に応じて調整することができる。具体的には、迅速な昇温や均一な温度保持が求められる場合には、発熱抵抗素子２０の総表面積を大きく、かつ、発熱抵抗素子２０が密になるように巻回して配置することができる。この場合、例えば、発熱抵抗素子２０の幅ｄを広くし、凹部３０同士の間隔Ｗを狭くすることができる。ここで、凹部３０の幅ｄ２は、発熱抵抗素子２０に幅ｄよりも大きければ良く、特に制限されない。
【００４２】
「２」第２実施形態
図４に示すように、第２実施形態の面状発熱体に用いられる発熱抵抗部材２Ａは、リング状の板状部材２１と、該リング状の板状部材２１の外周面に沿って巻回されるように配置される一本の略等幅である帯状の発熱抵抗素子２０と、発熱抵抗素子２０に電気的に接続され該発熱抵抗素子２０に電力を供給する電力供給線９０、９３と、を備える。
【００４３】
リング状の板状部材２１は、外側面である外周部及び内周部のそれぞれに所定間隔で形成される複数の凹部３０Ａ及び３０Ｂを備える。発熱抵抗素子２０は、リング状の板状部材２１の外周部に形成される複数の凹部３０Ａと内周部に形成される複数の凹部３０Ｂとのに嵌合するように配置されると共に、リング状の板状部材２１の外周面に沿って巻回されるように配置される。
【００４４】
リング状の板状部材２１における第１の面２１０Ａには、発熱抵抗素子２０が該第１の面２１０Ａに沿うように複数の第１平面部２５が形成される。また、板状部材２１における第２の面２１０Ｂには、発熱抵抗素子２０が該第２の面２１０Ｂに沿うように複数の第２平面部２６が形成される。また、板状部材２１の側面には、複数の折り返し部２７が形成される。折り返し部２７は、第１平面部２５と第２平面部２６とを繋ぐ。この複数の折り返し部２７は、板状部材２１の側面に形成される複数の凹部３０Ａ及び３０Ｂに嵌合するように配置される。
【００４５】
そして、上述のように、不図示の第１のカバー部は、板状部材２１における第１の面２１０Ａに配置される複数の第１平面部２５を覆おうように配置される。また、不図示の第２のカバー部材は、板状部材２１における第２の面２１０Ｂに配置される複数の第２平面部２６を覆うように配置される。ここで、例えば、第１のカバー部材及び第２のカバー部材の形状を略円状とすることで略円状の面状発熱体を得ることができる。
【００４６】
「３」第３実施形態
図５に示すように、第３実施形態における面状発熱体１Ｂは、略並列に配置される複数の第１実施形態の面状発熱体１における発熱抵抗部材２と、該複数の発熱抵抗部材２の第１の面２１０側に配置される床マット状である絶縁性の第１のカバー部材３Ｂと、複数の発熱抵抗部材２の第２の面２１０Ｂ側に配置される絶縁性の第２のカバー部材４Ｂとを備える。
【００４７】
本実施形態における面状発熱体１Ｂは、例えば、床暖房部材として使用することができる。この場合、発熱抵抗素子２０は、床暖房として、言い換えると、人体を暖めるのに使用可能な温度に昇温される材料で構成される。
【００４８】
また、床マット状である絶縁性の第１のカバー部材３Ｂは、複数の発熱抵抗部材２からの熱を該第１のカバー部材３Ｂにおける上面に好適に伝熱可能であり、且つ、複数の発熱抵抗部材２からの熱に耐えることができる材質で構成される。
【００４９】
絶縁性の第２のカバー部材４Ｂは、発熱抵抗部材２の第２の面２１０Ｂ側に配置される発熱抵抗素子２０からの熱が外方に放熱されないように断熱性に優れた材料で構成することができる。これにより、発熱抵抗部材２における第２のカバー部材４側に配置される発熱抵抗素子２０から生じる熱も、第１のカバー部材３の側に伝熱させることができる。
【００５０】
「４」加熱装置
図６及び図７に示す加熱装置に基づいて、本発明の面状発熱体を用いた加熱装置について説明する。
【００５１】
「４．１」
図６に示すように、加熱装置１０Ａは、第１実施形態の面状発熱体１と、該面状発熱体１を収納可能な収納部６が形成された筐体５と、面状発熱体１の上面側に配置される伝熱部材７とを備える。
【００５２】
面状発熱体１は、上述の通り、発熱抵抗部材２と、発熱抵抗部材２の第１の面２１０Ａ側に配置される第１のカバー部材３と、発熱抵抗部材２の第２の面２１０Ｂ側に配置される第２のカバー部材４とを備える。
【００５３】
筐体５は、薄型の略直方体であって、その上面側には面状発熱体１を収納可能に形成された凹状の収納部６を備える。また、幅方向に延びる側面に発熱抵抗部材２の発熱抵抗素子２０に供給される電力量を調整可能な調整部８が配置される。
【００５４】
伝熱部材７は、外縁が上方に立ち上がるように形成される部材であって、面状発熱体１からの熱を伝熱可能な材料で構成される。伝熱部材７は、面状発熱体１からの熱により、該伝熱部材７の上面に当接される物体等を加熱することができる。
【００５５】
加熱装置１０Ａは、例えば、加熱調理装置として使用することができる。この場合、発熱抵抗素子２０を加熱調理が可能な温度まで発熱可能な材料で構成すると共に、第１のカバー部材３及び第２のカバー部材４を該高温に耐えられる材料で構成する。そして、調整部８により発熱抵抗素子２０に供給する電力を調整することで、伝熱部材７における加熱度合いを調整し、所望の条件で加熱調理することができる。
【００５６】
「４．２」
図７に示すように、加熱装置１０Ｂは、本発明における面状発熱体１Ｃと、該面状発熱体１Ｃを収納可能な収納部６が形成された筐体５と、面状発熱体１Ｃの上面側に配置される伝熱部材７とを備える。
【００５７】
本発明の面状発熱体１Ｃは、発熱抵抗部材２Ａ及び発熱抵抗部材２Ｂを有する発熱抵抗部材２と、発熱抵抗部材２における第１の面２１０Ａ側に配置される第１のカバー部材３と、発熱抵抗部材２の第２の面２１０Ｂ側に配置される第２のカバー部材４とを備える。
【００５８】
発熱抵抗部材２は、発熱抵抗部材２Ａと発熱抵抗部材２Ｂとの間に形成され幅方向に延びるように形成される所定幅の断熱部材２８を備える。
【００５９】
また、第１のカバー部材３は、該第１のカバー部材３の長手方向における略中央に幅方向に延びるように形成される所定幅の断熱部材３１を備える。この断熱部材３１の一方側に形成される第１部３３は発熱抵抗部材２Ａの上面に配置され、他方側に形成される第２部３５は発熱抵抗部材２Ｂの上面に配置される。
【００６０】
筐体５は、薄型の略直方体であって、その上面側には面状発熱体１Ｃを収納可能に形成された凹状の収納部６を備える。また、長手方向の側面には、発熱抵抗部材２Ａにおける発熱抵抗素子２０に供給される電力量を調整可能な調整部８Ａ及び、発熱抵抗部材２Ｂにおける発熱抵抗素子２０に供給される電力量を調整可能な調整部８Ｂが配置される。
【００６１】
伝熱部材７は、外縁が上方に立ち上がるように形成される部材であって、面状発熱体１からの熱を伝熱可能な材料で構成される。伝熱部材７は、該伝熱部材７の長手方向における略中央に幅方向に延びるように形成される所定幅の断熱部材７１を備える。断熱部材７１の一方側に形成される第１伝熱部７３は第１のカバー部材３における第１部３３の上面に配置され、他方側に形成される第２伝熱部７５は第１のカバー部材３における第２部３５の上面に配置される。伝熱部材７は、面状発熱体１Ｃからの熱により、該伝熱部材７の上面に当接される物体等を加熱することができる。
【００６２】
上記のように構成される加熱装置１０Ｂは、第１伝熱部７３と第２伝熱部７５とにおいて、異なる条件で所定の物体を加熱することができる。具体的には、例えば、調整部８Ａにより発熱抵抗部材２Ａにおける発熱抵抗素子２０に供給する電力量を調整することで、該発熱抵抗素子２０における発熱量を調整できる。発熱抵抗部材２Ａにおける発熱抵抗素子２０で発熱された熱は、第１のカバー部材３における第１部３３を介して、伝熱部材７における第１伝熱部７３に伝熱される。これにより、第１伝熱部７３に当接する物体等を加熱することができる。
【００６３】
ここで、発熱抵抗部材２Ａと発熱抵抗部材２Ｂとの間には断熱部材２８が配置され、第１部３３と第２部３５との間には断熱部材３１が配置され、第１伝熱部７３と第２伝熱部７５との間には断熱部材７１が配置されているので、発熱抵抗部材２Ａにおける発熱抵抗素子２０で発生した熱は、伝熱部材７における第１伝熱部７３側に伝熱される。
【００６４】
上記と同様に、発熱抵抗部材２Ｂにおける発熱抵抗素子２０で発生した熱は、伝熱部材７における第２伝熱部７５側に伝熱される。これにより、本実施形態における加熱装置１０Ｂは、第１伝熱部７３と、第２伝熱部７５とにおいて異なる条件で所定の物体を加熱することができる。
【００６５】
ここで、加熱装置１０Ｂは、例えば、加熱調理装置として使用することができる。この場合、発熱抵抗素子２０を加熱調理が可能な温度まで発熱可能な材料で構成すると共に、第１のカバー部材３及び第２のカバー部材４を該高温に耐えられる材料で構成する。そして、調整部８Ａ及び調整部８Ｂにより発熱抵抗部材２Ａ及び発熱抵抗部材２Ｂにおける発熱抵抗素子２０に供給する電力を調整することで、伝熱部材７の第１伝熱部７３及び第２伝熱部７５における加熱度合いを調整し、第１伝熱部７３及び第２伝熱部７５のそれぞれにおいて、所望の条件で加熱調理することができる。
【００６６】
「５」実施例
図８において、第１実施形態の面状発熱体１における発熱抵抗素子２０の温度変化を示す。
＜条件＞
板状部材 ：外形 ２００ｍｍ×３１０ｍｍ
：厚さ ０．５ｍｍ
：材料 マイカ
：凹部 ｄ２＝７ｍｍ、ｄ３＝２ｍｍ、Ｗ＝３０ｍｍ
：切り込み部２１０＝１６ｍｍ
発熱抵抗素子 ：材料 ＳＵＳ５０
：幅６ｍｍ×厚さ０．０６ｍｍ
定格電圧 ：１００Ｖ
定格電流 ：９．５３Ａ
定格抵抗 ：１０．５Ω±０．６Ω
【００６７】
図８に示すように、面状発熱体１は、短時間で約２３０℃に昇温できることがわかった。例えば、所定の加熱調理に使用できる温度まで短時間で昇温可能であることがわかった。また、第１のカバー部材及び第２のカバー部材の表面温度を不図示の表面温度モニターで観察した結果、該面状発熱体１の表面は略均一に加熱されることが観察された。
【００６８】
「６」製造方法
本発明の面状発熱体１の製造方法として、薄膜状の発熱抵抗素子２０を、絶縁性の板状部材２１における外周面に沿って巻回するように配置する工程を含む製造方法を例示できる。更に、図１に示す面状発熱体１における板状部材２１の第１の面２１０Ａに沿うように配置される複数の第１平面部２５を覆うように絶縁性の第１のカバー部材３を配置する工程と、板状部材２１の第２の面２１０Ｂに沿うように配置される複数の第２平面部２６を覆うように絶縁性の第２のカバー部材４を配置する工程と、を更に含むことができる。
【００６９】
また、例えば、発熱抵抗素子が略等幅で帯状の発熱抵抗素子２０である場合には、ロール状に巻かれた帯状の発熱抵抗素子２０を連続して繰り出すと共に、この繰り出された帯状の発熱抵抗素子２０を板状部材２１の外周面に沿って巻回されるように配置される。そして、絶縁性の第１のカバー部材３を、板状部材２１における第１の面２１０Ａに形成される複数の第１平面部２５を覆うように配置すると共に、絶縁性の第２のカバー部材４を所定面と反対側の面である第２の面２１０Ｂに形成される複数の第２平面部２６を覆うように配置することで、本発明の面状発熱体１を製造することができる。
【００７０】
これにより、例えば、製造上の困難性なく様々な形状の発熱抵抗素子を形成することができる。また、例えば、打ち抜きなどで所定形状に成形する場合に比べて、この成形時に生じる発熱抵抗素子の無駄を抑制することができる。
【００７１】
「７」各種構成物
上述した実施例や応用例における各種構成物について以下に説明する。発熱抵抗素子２０は、所要の熱エネルギーを発生可能なものであれば特にその種類は限定されず、面状発熱体の用途により適宜選択して用いることができる。例えば、常温で固体であり所要の比抵抗を有する金属や合金（例えば、ＪＩＳに規定の合金など）などが適用できる。具体的には、銅−マンガン系合金（例えば、マンガン１２〜１５重量％、ニッケル２〜４重量％、残部が銅の合金など）、銅−ニッケル系合金（例えば、銅５５重量％、ニッケル４５重量％からなる合金など）、ニッケル−クロム系合金（例えば、ニッケル８０重量％、クロム２０重量％からなる合金など）、ニッケル−リン系合金（例えば、リン１〜２０重量％、残部がニッケルの合金など）、ニッケル−ホウ素−リン系合金（例えば、ホウ素２重量％、リン８〜１６重量％、残部がニッケルの合金など）、鉄−クロム系合金（例えば、クロム２０重量％、アルミニウム３重量％、残部が鉄の合金など）、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、ステンレス合金（例えば、ＳＵＳ３０４、ニッケル・酸化スズ・インジュームなどを加えた合金）などを適用することができる。また、発熱抵抗素子２０は、所定の温度範囲で自己制御する材料で構成することができる。また、発熱抵抗素子２０は、電解箔や圧延箔などを用いることもできる。
【００７２】
発熱抵抗素子２０は、例えば２０℃で２１〜３００μΩ・ｃｍ、好ましくは、２１〜１００μΩ・ｃｍを例示できる。また、発熱抵抗素子２０の厚みは、面状発熱体の用途により適宜設定することができ、例えば、１〜１０００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍを例示できる。
【００７３】
板状部材２１は、絶縁性に優れたものであれば特にその種類は限定されず、面状発熱体の用途により、適宜選択することができる。板状部材２１の材料として、例えば、樹脂、板ガラス、耐熱ガラス、セラミックス、シリコンラバー、メルトーチ、マイカ、石綿等を使用することができる。発熱抵抗素子２０の発熱温度が高温となる場合には、例えば、マイカ、石綿、セラミックスなどを単独で用いたもの又はこれらを接着材料で接着したものを用いることができる。
【００７４】
第１のカバー部材３及び第２のカバー部材４は、絶縁性に優れたものであれば特にその種類は限定されず、面状発熱体の用途により、適宜選択することができる。第１のカバー部材３及び第２のカバー部材４の材料として、例えば、上述のシート部と同様の材料を用いることができる。ここで、上述の通り、第１のカバー部材３及び第２のカバー部材４の断熱性は、加熱面側に配置されるカバー部材の断熱性を低くし、加熱面側ではない側に配置されたカバー部材の断熱性を高くすることができる。言い換えると、加熱面側のカバー部材の伝熱性を高くし、加熱面側ではない側のカバー部材の断熱性を高くすることができる。これにより、発熱抵抗素子２０で生じる熱を効率的に加熱対象側に伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の面状発熱体における第１実施形態の構成を説明する斜視図である。
【図２】本発明の面状発熱体における第１実施形態の構成を説明する側面図である。
【図３】本発明の面状発熱体における第１実施形態に用いられる発熱抵抗部材の平面図である。
【図４】本発明の面状発熱体における第２実施形態に用いられる発熱抵抗部材の平面図である。
【図５】本発明の面状発熱体における第３実施形態の構成を説明する斜視図である。
【図６】本発明の面状発熱体における第１実施形態の面状発熱体を備える加熱装置の構造を説明する斜視図である。
【図７】本発明の面状発熱体における第１実施形態の面状発熱体が複数配置された加熱装置の構造を説明する斜視図である。
【図８】本発明の面状発熱体における第１実施形態の面状発熱体における発熱抵抗素子の昇温グラフである。
【符号の説明】
【００７６】
１ 面状発熱体
２ 発熱抵抗部材
３ 第１のカバー部材
４ 第２のカバー部材
２０ 発熱抵抗素子
２１ 板状部材
２５ 第１平面部
２６ 第２平面部
２７ 折り返し部
２１０Ａ 第１の面
２１０Ｂ 第２の面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜状の発熱抵抗素子を用いた面状発熱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発熱抵抗素子を用いた平面ヒータは幅広い分野で利用されている。このような平面ヒータにおいては、例えば、所定形状に成形された発熱抵抗素子が用いられるが、この発熱抵抗素子を所定形状に成形するためには、例えば、エッチング法による加工や、プレス加工などの打ち抜き加工が必要である。
【０００３】
このように発熱抵抗素子を所定形状に成形する場合において、上記のように成形加工の工程が複雑であるなどの作業面における困難性や、該成形加工時に発熱抵抗素子に無駄が生じるなどのコスト面における課題が存在することが認識されていた。
【０００４】
そこで、複数の帯状発熱抵抗素子を平行に並列配置し、その端部に導体小片を配置して蛇行形状に成形した発熱抵抗体を用いた平面ヒータが発明されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３１３５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の平面ヒータでは、複数の帯状発熱抵抗素子を平行に配置して、その端部に導電小片を配置して蛇行状の発熱抵抗体を成形している。これにより、一体的な蛇行状の発熱抵抗体を成形する場合に比べ、成形加工時に生じる発熱抵抗素子の無駄などは軽減される。しかし、発熱抵抗素子を所定形状に成形するための処理工程は複雑になっている。また、特許文献１に記載の平面ヒータにおいては、蛇行形状とは異なる形状に発熱抵抗体を成形することは困難である。そして、これらのことが、本発明の課題といってよい。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み、所定形状の板状部材における外周面に沿って巻回されるように配置された薄膜状の発熱抵抗素子を備える面状発熱体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、薄膜状の発熱抵抗素子を所定形状の板状部材における外周面に沿って巻回されるように配置することで簡易に所定形状に成形できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
（１） 絶縁性の板状部材と、前記板状部材の外周面に沿って巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子であって、前記板状部材における第１の面に沿うように配置される複数の第１平面部、前記第１の面とは反対側の面である第２の面に沿うように配置される複数の第２平面部、及びそれぞれが前記複数の第１平面部のぞれぞれと前記複数の第２平面部のそれぞれとを繋ぎ前記板状部材における側面に配置される複数の折り返し部と、を備える発熱抵抗素子と、前記複数の第１平面部を覆うように前記第１の面に配置される絶縁性の第１のカバー部材と、前記複数の第２平面部を覆うように前記第２の面に配置される絶縁性の第２のカバー部材と、を備える面状発熱体。
【０００９】
（１）の発明における面状発熱体は、絶縁性の板状部材と、板状部材の外周面に沿って巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子を備える。発熱抵抗素子は、板状部材における第１の面に沿うように配置される複数の第１平面部、第１の面とは反対側の面である第２の面に沿うように配置される複数の第２平面部、及びそれぞれが複数の第１平面部のぞれぞれと複数の第２平面部のそれぞれとを繋ぎ板状部材における側面に配置される複数の折り返し部と、を備える。そして、複数の第１平面部を覆うように前記第１の面に配置される絶縁性の第１のカバー部材と、複数の第２平面部を覆うように前記第２の面に配置される絶縁性の第２のカバー部材とを備える。これにより、例えば、発熱抵抗素子を所定形状の板状部材における外周面に沿うように巻回すだけで、所定形状に成形された発熱抵抗素子を備える面状発熱体を得ることができる。また、例えば、発熱抵抗素子の巻回パターンを変更することで、発熱抵抗素子により成形される所定形状を適宜変更させることができる。また、板状部材の形状を変更させることで、発熱抵抗素子により形成される所定形状を、適宜変更することができる。
【００１０】
（２） 前記発熱抵抗素子は、略等幅の帯状である（１）に記載の面状発熱体。
【００１１】
（２）の発明における面状発熱体は、発熱抵抗素子が、略等幅の帯状である。これにより、汎用性の高い帯状の発熱抵抗素子を所定形状の板状部材における外周面に沿うように巻回すだけで所定形状に成形された発熱抵抗素子を備える面状発熱体を得ることができる。
【００１２】
（３） 前記板状部材の前記側面は、所定間隔で形成される複数の凹部を備え、前記複数の折り返し部のそれぞれは、前記複数の凹部のそれぞれに嵌合するように配置される（１）又は（２）に記載の面状発熱体。
【００１３】
（３）の発明による面状発熱体は、板状部材の側面は、所定間隔で形成される複数の凹部を備える。そして、複数の折り返し部のそれぞれは、複数の凹部のそれぞれに嵌合するように配置される。これにより、好適に発熱抵抗素子を板状部材における外周面に沿うように巻回することができる。複数の折り返し部が複数の凹部に勘合するように発熱抵抗素子を巻回することで、確実に発熱抵抗素子を所定形状に成形することができる。また、複数の凹部に発熱抵抗素子が勘合した状態であるので、一度成形された所定形状を好適に維持することができる。更には、複数の凹部の配置や深さを調整することで、発熱抵抗素子により成形される所定形状を適宜調整することができる。
【００１４】
（４） 前記第１のカバー部材と、前記第２のカバー部材とは、熱伝導性が異なる（１）から（３）のいずれかに記載の面状発熱体。
【００１５】
（４）の発明による面状発熱体は、第１のカバー部材と、第２のカバー部材との熱伝導性が異なる。例えば、第１のカバー部材を熱伝導性に優れた材料で構成し、第２のカバー部材を断熱性に優れた材料で構成することができる。これにより、例えば、発熱抵抗素子により発生する熱を第１のカバー部材側に好適に伝えることができる。
【００１６】
（５） 絶縁性の板状部材と、前記板状部材の外周面に沿って巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子であって、前記板状部材における第１の面に沿うように配置される複数の第１平面部、前記第１の面とは反対側の面である第２の面に沿うように配置される複数の第２平面部、及びそれぞれが前記複数の第１平面部のぞれぞれと前記複数の第２平面部のそれぞれとを繋ぎ前記板状部材における側面に配置される複数の折り返し部を備える発熱抵抗素子と、を備える発熱抵抗部材。
【００１７】
（５）の発明による発熱抵抗部材は、絶縁性の板状部材と、板状部材の外周面に沿って巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子を備える。発熱抵抗素子は、板状部材における第１の面に沿うように配置される複数の第１平面部、第１の面とは反対側の面である第２の面に沿うように配置される複数の第２平面部、及びそれぞれが複数の第１平面部のぞれぞれと複数の第２平面部のそれぞれとを繋ぎ板状部材における側面に配置される複数の折り返し部、を備える。これにより、例えば、発熱抵抗素子を所定形状の板状部材における外周面に沿うように巻回すだけで、所定形状に成形された発熱抵抗素子を得ることができる。また、例えば、発熱抵抗素子の巻回パターンを変更することで、発熱抵抗素子により成形される所定形状を適宜変更させることができる。また、板状部材の形状を変更させることで、発熱抵抗素子により形成される所定形状を、適宜変更することができる。
【００１８】
（６） 前記発熱抵抗素子は、略等幅の帯状である（５）に記載の発熱抵抗部材。
【００１９】
（６）の発明における発熱抵部材は、発熱抵抗素子が、略等幅の帯状である。これにより、汎用性の高い帯状の発熱抵抗素子を所定形状の板状部材における外周面に沿うように巻回すだけで所定形状に成形された発熱抵抗素子を備える発熱抵抗部材部材を得ることができる。
【００２０】
（７）前記板状部材の前記側面は、所定間隔で形成される複数の凹部を備え、前記複数の折り返し部のそれぞれは、前記複数の凹部のそれぞれに嵌合するように配置される（５）又は（６）に記載の発熱抵抗部材。
【００２１】
（７）の発明による発熱抵抗部材は、板状部材の側面は、所定間隔で形成される複数の凹部を備える。そして、複数の折り返し部のそれぞれは、複数の凹部のそれぞれに嵌合するように配置される。これにより、好適に発熱抵抗素子を板状部材における外周面に沿うように巻回することができる。複数の折り返し部が複数の凹部に勘合するように発熱抵抗素子を巻回することで、確実に発熱抵抗素子を所定形状に成形することができる。また、複数の凹部に発熱抵素子が勘合した状態であるので、一度成形された所定形状を好適に維持することができる。更には、複数の凹部の配置や深さを調整することで、発熱抵抗素子により成形される所定形状を適宜調整することができる。
【００２２】
（８） （１）から（４）のいずれかに記載の面状発熱体と、前記面状発熱体を収納可能な筐体と、前記筐体に収納された状態における前記面状発熱体の該筐体側の面と反対側の面に配置される伝熱部材と、を備える加熱装置。
【００２３】
（８）の発明による加熱装置は、（１）から（４）のいずれかに記載の面状発熱体と、面状発熱体を収納可能な筐体と、前記筐体に収納された状態における前記面状発熱体の該筐体側の面と反対側の面に配置される伝熱部材と、を備える。これにより、本発明の面状発熱体を用いた加熱装置を得ることができる。
【００２４】
（９） 薄膜状の発熱抵抗素子を、絶縁性の板状部材における外周面に沿って巻回するように配置する工程を含む面状発熱体の製造方法。
【００２５】
（９）の発明による面状発熱体の製造方法は、薄膜状の発熱抵抗素子を、絶縁性の板状部材における外周面に沿って巻回するように配置する工程を含む。これにより、例えば、薄膜状の発熱抵抗素子を絶縁性の板状部材における外周面に沿って巻回するように配置するだけで製造上の困難性なく発熱抵抗素子を様々な形状に成形することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、所定形状の板状部材における外周面に沿って巻回されるように配置された薄膜状の発熱抵抗素子を備える面状発熱体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２８】
図１は、本発明の面状発熱体における第１実施形態の構成を説明する斜視図である。図２は、本発明の面状発熱体における第１実施形態の構成を説明する側面図である。図３は、本発明の面状発熱体における第１実施形態に用いられる発熱抵抗部材の平面図である。図４は、本発明の面状発熱体における第２実施形態に用いられる発熱抵抗部材の平面図である。図５は、本発明の面状発熱体における第３実施形態の構成を説明する斜視図である。図６は、本発明の面状発熱体における第１実施形態の面状発熱体を備える加熱装置の構造を説明する斜視図である。図７は、本発明の面状発熱体における第１実施形態の面状発熱体が複数配置された加熱装置の構造を説明する斜視図である。図８は、本発明の面状発熱体における第１実施形態の面状発熱体における発熱抵抗素子の昇温グラフである。
【００２９】
「１」第１実施形態
図１から図３に示す第１実施形態の面状発熱体１に基づいて、本発明の面状発熱体及び発熱抵抗部材について説明する。
【００３０】
「１．１」面状発熱体の全体構造
図１及び図２に示すように、面状発熱体１は、発熱抵抗部材２と、発熱抵抗部材２の上面側に配置される絶縁性の第１のカバー部材３と、発熱抵抗部材２の下面側に配置される絶縁性の第２のカバー部材４と、電力を供給する電力供給線９０、９３と、を備える。
【００３１】
発熱抵抗部材２は、絶縁性の板状部材２１と、該板状部材２１の外周面に沿って巻回されるように配置される一本の略等幅である帯状の発熱抵抗素子２０と、を備える。発熱抵抗素子２０には、電力供給線９０、９３を通じて電力が供給され、所定の電力が供給される。これにより、該発熱抵抗素子２０が発熱する。発熱抵抗素子２０における発熱量（温度）は、該発熱抵抗素子２０の材質と供給される電力量とにより調整される。
【００３２】
第１のカバー部材３は、発熱抵抗部材２の第１の面２１０Ａ側に配置される略板状の部材である。第１のカバー部材３は、発熱抵抗部材２の外周面に沿って巻回されるように配置される発熱抵抗素子２０が外側に露出しないように配置される。具体的には、第１のカバー部材３は、後述する板状部材２１における第１の面２１０Ａに沿うように配置される複数の第１平面部２５を覆うように配置される。また、第１のカバー部材３は、発熱抵抗素子２０における複数の第１平面部２５からの電流を外部に伝えないように絶縁性の材料で構成される。
【００３３】
第２のカバー部材４は、発熱抵抗部材２の第２の面２１０Ｂ側に配置される略板状の部材である。第２のカバー部材４は、第１のカバー部材３と同様に、発熱抵抗部材２の外周面に沿って巻回されるように配置される発熱抵抗素子２０が外側に露出しないように配置される。具体的には、第２のカバー部材４は、後述する板状部材２１における第２の面２１０Ｂに沿うように配置される複数の第２平面部２６を覆うように配置される。また、第２のカバー部材４は、発熱抵抗素子２０における複数の第２平面部２６からの電流を外部に伝えないように絶縁性の材料で構成される。
【００３４】
ここで、例えば、発熱抵抗部材２における第１の面２１０Ａ側が加熱側である場合には、第１のカバー部材３は、発熱抵抗部材２からの熱を好適に伝熱するため熱伝導性に優れた材料で構成される。これに対し、第２のカバー部材４は、発熱抵抗部材２の第２の面２１０Ｂ側に配置される発熱抵抗素子２０における複数の第２平面部２６から発生する熱が第２のカバー部材４を通じて外部に放熱されることを抑制すると共に加熱側である第１のカバー部材３に熱を伝熱させるため、断熱性に優れた材料で構成される。
【００３５】
「１．２」発熱抵抗部材
図３に示すように、発熱抵抗部材２は、絶縁性の板状部材２１と、該板状部材２１の外周面に沿って巻回されるように配置される一本の略等幅である帯状の発熱抵抗素子２０を備える。板状部材２１は、幅方向における略中央に所定幅の切り込み部２１０が形成され、該切り込み部２１０の両側に略同一幅の巻回部２１Ａ及び巻回部２１Ｂが形成される。
【００３６】
巻回部２１Ａ及び巻回部２１Ｂは、幅方向における両側面に形成された複数の凹部３０に形成されている。本実施形態においては、一本の略等幅である帯状の発熱抵抗素子２０が、所定の凹部３０に嵌合しながら巻回部２１Ａ及び巻回部２１Ｂにおけるそれぞれの外周面に沿って巻回されるように配置される。ここで、切り込み部２１０の一端側に開口部２１０Ｐを形成することで、発熱抵抗素子２０を巻回部２１Ａ及び巻回部２１Ｂに巻回する作業効率が向上するので好ましい。
【００３７】
板状部材２１における第１の面２１０Ａには、発熱抵抗素子２０が該第１の面２１０Ａに沿うように複数の第１平面部２５が形成される。また、板状部材２１における第２の面２１０Ｂには、発熱抵抗素子２０が該第２の面２１０Ｂに沿うように複数の第２平面部２６が形成される。また、板状部材２１の側面には、複数の第１平面部２５のぞれぞれと複数の第２平面部２６のそれぞれとを繋ぐ折り返し部２７が形成される。この複数の折り返し部２７は、板状部材２１の側面に形成される複数の凹部３０に嵌合するように配置される。
【００３８】
そして、上述のように、第１のカバー部材３は、板状部材２１における第１の面２１０Ａに配置される複数の第１平面部２５を覆おうように配置される。また、第２のカバー部材４は、板状部材２１における第２の面２１０Ｂに配置される複数の第２平面部２６を覆うように配置される。
【００３９】
本実施形態において、発熱抵抗素子２０は一本の略等幅である帯状の発熱抵抗素子２０であるが、本発明においてはこれに限定されず、他の形状の発熱抵抗素子２０を用いても良く、また、複数の発熱抵抗素子２０を用いても良い。更には、発熱抵抗素子２０を自己温度制御が可能な材料で構成しても良く、また、自己温度制御が可能となるよう所定の表面処理等がされた発熱抵抗素子２０を用いても良い。
【００４０】
発熱抵抗素子２０は、板状部材２１の外周面に沿って巻回されるように配置することで所定形状に成形される。そして該所定形状は、例えば、所定の凹部３０とこれに隣接する凹部３０との間隔Ｗや、凹部３０の深さｄ３等を調整することにより調整することができる。
【００４１】
また、発熱抵抗素子２０の幅ｄや、上記凹部３０同士の間隔Ｗを、求められる発熱特性に応じて調整することができる。具体的には、迅速な昇温や均一な温度保持が求められる場合には、発熱抵抗素子２０の総表面積を大きく、かつ、発熱抵抗素子２０が密になるように巻回して配置することができる。この場合、例えば、発熱抵抗素子２０の幅ｄを広くし、凹部３０同士の間隔Ｗを狭くすることができる。ここで、凹部３０の幅ｄ２は、発熱抵抗素子２０に幅ｄよりも大きければ良く、特に制限されない。
【００４２】
「２」第２実施形態
図４に示すように、第２実施形態の面状発熱体に用いられる発熱抵抗部材２Ａは、リング状の板状部材２１と、該リング状の板状部材２１の外周面に沿って巻回されるように配置される一本の略等幅である帯状の発熱抵抗素子２０と、発熱抵抗素子２０に電気的に接続され該発熱抵抗素子２０に電力を供給する電力供給線９０、９３と、を備える。
【００４３】
リング状の板状部材２１は、外側面である外周部及び内周部のそれぞれに所定間隔で形成される複数の凹部３０Ａ及び３０Ｂを備える。発熱抵抗素子２０は、リング状の板状部材２１の外周部に形成される複数の凹部３０Ａと内周部に形成される複数の凹部３０Ｂとのに嵌合するように配置されると共に、リング状の板状部材２１の外周面に沿って巻回されるように配置される。
【００４４】
リング状の板状部材２１における第１の面２１０Ａには、発熱抵抗素子２０が該第１の面２１０Ａに沿うように複数の第１平面部２５が形成される。また、板状部材２１における第２の面２１０Ｂには、発熱抵抗素子２０が該第２の面２１０Ｂに沿うように複数の第２平面部２６が形成される。また、板状部材２１の側面には、複数の折り返し部２７が形成される。折り返し部２７は、第１平面部２５と第２平面部２６とを繋ぐ。この複数の折り返し部２７は、板状部材２１の側面に形成される複数の凹部３０Ａ及び３０Ｂに嵌合するように配置される。
【００４５】
そして、上述のように、不図示の第１のカバー部は、板状部材２１における第１の面２１０Ａに配置される複数の第１平面部２５を覆おうように配置される。また、不図示の第２のカバー部材は、板状部材２１における第２の面２１０Ｂに配置される複数の第２平面部２６を覆うように配置される。ここで、例えば、第１のカバー部材及び第２のカバー部材の形状を略円状とすることで略円状の面状発熱体を得ることができる。
【００４６】
「３」第３実施形態
図５に示すように、第３実施形態における面状発熱体１Ｂは、略並列に配置される複数の第１実施形態の面状発熱体１における発熱抵抗部材２と、該複数の発熱抵抗部材２の第１の面２１０側に配置される床マット状である絶縁性の第１のカバー部材３Ｂと、複数の発熱抵抗部材２の第２の面２１０Ｂ側に配置される絶縁性の第２のカバー部材４Ｂとを備える。
【００４７】
本実施形態における面状発熱体１Ｂは、例えば、床暖房部材として使用することができる。この場合、発熱抵抗素子２０は、床暖房として、言い換えると、人体を暖めるのに使用可能な温度に昇温される材料で構成される。
【００４８】
また、床マット状である絶縁性の第１のカバー部材３Ｂは、複数の発熱抵抗部材２からの熱を該第１のカバー部材３Ｂにおける上面に好適に伝熱可能であり、且つ、複数の発熱抵抗部材２からの熱に耐えることができる材質で構成される。
【００４９】
絶縁性の第２のカバー部材４Ｂは、発熱抵抗部材２の第２の面２１０Ｂ側に配置される発熱抵抗素子２０からの熱が外方に放熱されないように断熱性に優れた材料で構成することができる。これにより、発熱抵抗部材２における第２のカバー部材４側に配置される発熱抵抗素子２０から生じる熱も、第１のカバー部材３の側に伝熱させることができる。
【００５０】
「４」加熱装置
図６及び図７に示す加熱装置に基づいて、本発明の面状発熱体を用いた加熱装置について説明する。
【００５１】
「４．１」
図６に示すように、加熱装置１０Ａは、第１実施形態の面状発熱体１と、該面状発熱体１を収納可能な収納部６が形成された筐体５と、面状発熱体１の上面側に配置される伝熱部材７とを備える。
【００５２】
面状発熱体１は、上述の通り、発熱抵抗部材２と、発熱抵抗部材２の第１の面２１０Ａ側に配置される第１のカバー部材３と、発熱抵抗部材２の第２の面２１０Ｂ側に配置される第２のカバー部材４とを備える。
【００５３】
筐体５は、薄型の略直方体であって、その上面側には面状発熱体１を収納可能に形成された凹状の収納部６を備える。また、幅方向に延びる側面に発熱抵抗部材２の発熱抵抗素子２０に供給される電力量を調整可能な調整部８が配置される。
【００５４】
伝熱部材７は、外縁が上方に立ち上がるように形成される部材であって、面状発熱体１からの熱を伝熱可能な材料で構成される。伝熱部材７は、面状発熱体１からの熱により、該伝熱部材７の上面に当接される物体等を加熱することができる。
【００５５】
加熱装置１０Ａは、例えば、加熱調理装置として使用することができる。この場合、発熱抵抗素子２０を加熱調理が可能な温度まで発熱可能な材料で構成すると共に、第１のカバー部材３及び第２のカバー部材４を該高温に耐えられる材料で構成する。そして、調整部８により発熱抵抗素子２０に供給する電力を調整することで、伝熱部材７における加熱度合いを調整し、所望の条件で加熱調理することができる。
【００５６】
「４．２」
図７に示すように、加熱装置１０Ｂは、本発明における面状発熱体１Ｃと、該面状発熱体１Ｃを収納可能な収納部６が形成された筐体５と、面状発熱体１Ｃの上面側に配置される伝熱部材７とを備える。
【００５７】
本発明の面状発熱体１Ｃは、発熱抵抗部材２Ａ及び発熱抵抗部材２Ｂを有する発熱抵抗部材２と、発熱抵抗部材２における第１の面２１０Ａ側に配置される第１のカバー部材３と、発熱抵抗部材２の第２の面２１０Ｂ側に配置される第２のカバー部材４とを備える。
【００５８】
発熱抵抗部材２は、発熱抵抗部材２Ａと発熱抵抗部材２Ｂとの間に形成され幅方向に延びるように形成される所定幅の断熱部材２８を備える。
【００５９】
また、第１のカバー部材３は、該第１のカバー部材３の長手方向における略中央に幅方向に延びるように形成される所定幅の断熱部材３１を備える。この断熱部材３１の一方側に形成される第１部３３は発熱抵抗部材２Ａの上面に配置され、他方側に形成される第２部３５は発熱抵抗部材２Ｂの上面に配置される。
【００６０】
筐体５は、薄型の略直方体であって、その上面側には面状発熱体１Ｃを収納可能に形成された凹状の収納部６を備える。また、長手方向の側面には、発熱抵抗部材２Ａにおける発熱抵抗素子２０に供給される電力量を調整可能な調整部８Ａ及び、発熱抵抗部材２Ｂにおける発熱抵抗素子２０に供給される電力量を調整可能な調整部８Ｂが配置される。
【００６１】
伝熱部材７は、外縁が上方に立ち上がるように形成される部材であって、面状発熱体１からの熱を伝熱可能な材料で構成される。伝熱部材７は、該伝熱部材７の長手方向における略中央に幅方向に延びるように形成される所定幅の断熱部材７１を備える。断熱部材７１の一方側に形成される第１伝熱部７３は第１のカバー部材３における第１部３３の上面に配置され、他方側に形成される第２伝熱部７５は第１のカバー部材３における第２部３５の上面に配置される。伝熱部材７は、面状発熱体１Ｃからの熱により、該伝熱部材７の上面に当接される物体等を加熱することができる。
【００６２】
上記のように構成される加熱装置１０Ｂは、第１伝熱部７３と第２伝熱部７５とにおいて、異なる条件で所定の物体を加熱することができる。具体的には、例えば、調整部８Ａにより発熱抵抗部材２Ａにおける発熱抵抗素子２０に供給する電力量を調整することで、該発熱抵抗素子２０における発熱量を調整できる。発熱抵抗部材２Ａにおける発熱抵抗素子２０で発熱された熱は、第１のカバー部材３における第１部３３を介して、伝熱部材７における第１伝熱部７３に伝熱される。これにより、第１伝熱部７３に当接する物体等を加熱することができる。
【００６３】
ここで、発熱抵抗部材２Ａと発熱抵抗部材２Ｂとの間には断熱部材２８が配置され、第１部３３と第２部３５との間には断熱部材３１が配置され、第１伝熱部７３と第２伝熱部７５との間には断熱部材７１が配置されているので、発熱抵抗部材２Ａにおける発熱抵抗素子２０で発生した熱は、伝熱部材７における第１伝熱部７３側に伝熱される。
【００６４】
上記と同様に、発熱抵抗部材２Ｂにおける発熱抵抗素子２０で発生した熱は、伝熱部材７における第２伝熱部７５側に伝熱される。これにより、本実施形態における加熱装置１０Ｂは、第１伝熱部７３と、第２伝熱部７５とにおいて異なる条件で所定の物体を加熱することができる。
【００６５】
ここで、加熱装置１０Ｂは、例えば、加熱調理装置として使用することができる。この場合、発熱抵抗素子２０を加熱調理が可能な温度まで発熱可能な材料で構成すると共に、第１のカバー部材３及び第２のカバー部材４を該高温に耐えられる材料で構成する。そして、調整部８Ａ及び調整部８Ｂにより発熱抵抗部材２Ａ及び発熱抵抗部材２Ｂにおける発熱抵抗素子２０に供給する電力を調整することで、伝熱部材７の第１伝熱部７３及び第２伝熱部７５における加熱度合いを調整し、第１伝熱部７３及び第２伝熱部７５のそれぞれにおいて、所望の条件で加熱調理することができる。
【００６６】
「５」実施例
図８において、第１実施形態の面状発熱体１における発熱抵抗素子２０の温度変化を示す。
＜条件＞
板状部材 ：外形 ２００ｍｍ×３１０ｍｍ
：厚さ ０．５ｍｍ
：材料 マイカ
：凹部 ｄ２＝７ｍｍ、ｄ３＝２ｍｍ、Ｗ＝３０ｍｍ
：切り込み部２１０＝１６ｍｍ
発熱抵抗素子 ：材料 ＳＵＳ５０
：幅６ｍｍ×厚さ０．０６ｍｍ
定格電圧 ：１００Ｖ
定格電流 ：９．５３Ａ
定格抵抗 ：１０．５Ω±０．６Ω
【００６７】
図８に示すように、面状発熱体１は、短時間で約２３０℃に昇温できることがわかった。例えば、所定の加熱調理に使用できる温度まで短時間で昇温可能であることがわかった。また、第１のカバー部材及び第２のカバー部材の表面温度を不図示の表面温度モニターで観察した結果、該面状発熱体１の表面は略均一に加熱されることが観察された。
【００６８】
「６」製造方法
本発明の面状発熱体１の製造方法として、薄膜状の発熱抵抗素子２０を、絶縁性の板状部材２１における外周面に沿って巻回するように配置する工程を含む製造方法を例示できる。更に、図１に示す面状発熱体１における板状部材２１の第１の面２１０Ａに沿うように配置される複数の第１平面部２５を覆うように絶縁性の第１のカバー部材３を配置する工程と、板状部材２１の第２の面２１０Ｂに沿うように配置される複数の第２平面部２６を覆うように絶縁性の第２のカバー部材４を配置する工程と、を更に含むことができる。
【００６９】
また、例えば、発熱抵抗素子が略等幅で帯状の発熱抵抗素子２０である場合には、ロール状に巻かれた帯状の発熱抵抗素子２０を連続して繰り出すと共に、この繰り出された帯状の発熱抵抗素子２０を板状部材２１の外周面に沿って巻回されるように配置される。そして、絶縁性の第１のカバー部材３を、板状部材２１における第１の面２１０Ａに形成される複数の第１平面部２５を覆うように配置すると共に、絶縁性の第２のカバー部材４を所定面と反対側の面である第２の面２１０Ｂに形成される複数の第２平面部２６を覆うように配置することで、本発明の面状発熱体１を製造することができる。
【００７０】
これにより、例えば、製造上の困難性なく様々な形状の発熱抵抗素子を形成することができる。また、例えば、打ち抜きなどで所定形状に成形する場合に比べて、この成形時に生じる発熱抵抗素子の無駄を抑制することができる。
【００７１】
「７」各種構成物
上述した実施例や応用例における各種構成物について以下に説明する。発熱抵抗素子２０は、所要の熱エネルギーを発生可能なものであれば特にその種類は限定されず、面状発熱体の用途により適宜選択して用いることができる。例えば、常温で固体であり所要の比抵抗を有する金属や合金（例えば、ＪＩＳに規定の合金など）などが適用できる。具体的には、銅−マンガン系合金（例えば、マンガン１２〜１５重量％、ニッケル２〜４重量％、残部が銅の合金など）、銅−ニッケル系合金（例えば、銅５５重量％、ニッケル４５重量％からなる合金など）、ニッケル−クロム系合金（例えば、ニッケル８０重量％、クロム２０重量％からなる合金など）、ニッケル−リン系合金（例えば、リン１〜２０重量％、残部がニッケルの合金など）、ニッケル−ホウ素−リン系合金（例えば、ホウ素２重量％、リン８〜１６重量％、残部がニッケルの合金など）、鉄−クロム系合金（例えば、クロム２０重量％、アルミニウム３重量％、残部が鉄の合金など）、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、ステンレス合金（例えば、ＳＵＳ３０４、ニッケル・酸化スズ・インジュームなどを加えた合金）などを適用することができる。また、発熱抵抗素子２０は、所定の温度範囲で自己制御する材料で構成することができる。また、発熱抵抗素子２０は、電解箔や圧延箔などを用いることもできる。
【００７２】
発熱抵抗素子２０は、例えば２０℃で２１〜３００μΩ・ｃｍ、好ましくは、２１〜１００μΩ・ｃｍを例示できる。また、発熱抵抗素子２０の厚みは、面状発熱体の用途により適宜設定することができ、例えば、１〜１０００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍを例示できる。
【００７３】
板状部材２１は、絶縁性に優れたものであれば特にその種類は限定されず、面状発熱体の用途により、適宜選択することができる。板状部材２１の材料として、例えば、樹脂、板ガラス、耐熱ガラス、セラミックス、シリコンラバー、メルトーチ、マイカ、石綿等を使用することができる。発熱抵抗素子２０の発熱温度が高温となる場合には、例えば、マイカ、石綿、セラミックスなどを単独で用いたもの又はこれらを接着材料で接着したものを用いることができる。
【００７４】
第１のカバー部材３及び第２のカバー部材４は、絶縁性に優れたものであれば特にその種類は限定されず、面状発熱体の用途により、適宜選択することができる。第１のカバー部材３及び第２のカバー部材４の材料として、例えば、上述のシート部と同様の材料を用いることができる。ここで、上述の通り、第１のカバー部材３及び第２のカバー部材４の断熱性は、加熱面側に配置されるカバー部材の断熱性を低くし、加熱面側ではない側に配置されたカバー部材の断熱性を高くすることができる。言い換えると、加熱面側のカバー部材の伝熱性を高くし、加熱面側ではない側のカバー部材の断熱性を高くすることができる。これにより、発熱抵抗素子２０で生じる熱を効率的に加熱対象側に伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の面状発熱体における第１実施形態の構成を説明する斜視図である。
【図２】本発明の面状発熱体における第１実施形態の構成を説明する側面図である。
【図３】本発明の面状発熱体における第１実施形態に用いられる発熱抵抗部材の平面図である。
【図４】本発明の面状発熱体における第２実施形態に用いられる発熱抵抗部材の平面図である。
【図５】本発明の面状発熱体における第３実施形態の構成を説明する斜視図である。
【図６】本発明の面状発熱体における第１実施形態の面状発熱体を備える加熱装置の構造を説明する斜視図である。
【図７】本発明の面状発熱体における第１実施形態の面状発熱体が複数配置された加熱装置の構造を説明する斜視図である。
【図８】本発明の面状発熱体における第１実施形態の面状発熱体における発熱抵抗素子の昇温グラフである。
【符号の説明】
【００７６】
１ 面状発熱体
２ 発熱抵抗部材
３ 第１のカバー部材
４ 第２のカバー部材
２０ 発熱抵抗素子
２１ 板状部材
２５ 第１平面部
２６ 第２平面部
２７ 折り返し部
２１０Ａ 第１の面
２１０Ｂ 第２の面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の板状部材と、
前記板状部材の外周面に沿って巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子であって、前記板状部材における第１の面に沿うように配置される複数の第１平面部、前記第１の面とは反対側の面である第２の面に沿うように配置される複数の第２平面部、及びそれぞれが前記複数の第１平面部のぞれぞれと前記複数の第２平面部のそれぞれとを繋ぎ前記板状部材における側面に配置される複数の折り返し部と、を備える発熱抵抗素子と、
前記複数の第１平面部を覆うように前記第１の面に配置される絶縁性の第１のカバー部材と、
前記複数の第２平面部を覆うように前記第２の面に配置される絶縁性の第２のカバー部材と、を備える面状発熱体。
【請求項２】
前記発熱抵抗素子は、略等幅の帯状である請求項１に記載の面状発熱体。
【請求項３】
前記板状部材の前記側面は、所定間隔で形成される複数の凹部を備え、
前記複数の折り返し部のそれぞれは、前記複数の凹部のそれぞれに嵌合するように配置される請求項１又は２に記載の面状発熱体。
【請求項４】
前記第１のカバー部材と、前記第２のカバー部材とは、熱伝導性が異なる請求項１から３のいずれかに記載の面状発熱体。
【請求項５】
絶縁性の板状部材と、
前記板状部材の外周面に沿って巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子であって、前記板状部材における第１の面に沿うように配置される複数の第１平面部、前記第１の面とは反対側の面である第２の面に沿うように配置される複数の第２平面部、及びそれぞれが前記複数の第１平面部のぞれぞれと前記複数の第２平面部のそれぞれとを繋ぎ前記板状部材における側面に配置される複数の折り返し部を備える発熱抵抗素子と、を備える発熱抵抗部材。
【請求項６】
前記発熱抵抗素子は、略等幅の帯状である請求項５に記載の発熱抵抗部材。
【請求項７】
前記板状部材の前記側面は、所定間隔で形成される複数の凹部を備え、
前記複数の折り返し部のそれぞれは、前記複数の凹部のそれぞれに嵌合するように配置される請求項５又は６に記載の発熱抵抗部材。
【請求項８】
請求項１から４のいずれかに記載の面状発熱体と、
前記面状発熱体を収納可能な筐体と、
前記筐体に収納された状態における前記面状発熱体の該筐体側の面と反対側の面に配置される伝熱部材と、を備える加熱装置。
【請求項９】
薄膜状の発熱抵抗素子を、絶縁性の板状部材における外周面に沿って巻回するように配置する工程を含む面状発熱体の製造方法。
【請求項１】
絶縁性の板状部材と、
前記板状部材の外周面に沿って巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子であって、前記板状部材における第１の面に沿うように配置される複数の第１平面部、前記第１の面とは反対側の面である第２の面に沿うように配置される複数の第２平面部、及びそれぞれが前記複数の第１平面部のぞれぞれと前記複数の第２平面部のそれぞれとを繋ぎ前記板状部材における側面に配置される複数の折り返し部と、を備える発熱抵抗素子と、
前記複数の第１平面部を覆うように前記第１の面に配置される絶縁性の第１のカバー部材と、
前記複数の第２平面部を覆うように前記第２の面に配置される絶縁性の第２のカバー部材と、を備える面状発熱体。
【請求項２】
前記発熱抵抗素子は、略等幅の帯状である請求項１に記載の面状発熱体。
【請求項３】
前記板状部材の前記側面は、所定間隔で形成される複数の凹部を備え、
前記複数の折り返し部のそれぞれは、前記複数の凹部のそれぞれに嵌合するように配置される請求項１又は２に記載の面状発熱体。
【請求項４】
前記第１のカバー部材と、前記第２のカバー部材とは、熱伝導性が異なる請求項１から３のいずれかに記載の面状発熱体。
【請求項５】
絶縁性の板状部材と、
前記板状部材の外周面に沿って巻回されるように配置される薄膜状の発熱抵抗素子であって、前記板状部材における第１の面に沿うように配置される複数の第１平面部、前記第１の面とは反対側の面である第２の面に沿うように配置される複数の第２平面部、及びそれぞれが前記複数の第１平面部のぞれぞれと前記複数の第２平面部のそれぞれとを繋ぎ前記板状部材における側面に配置される複数の折り返し部を備える発熱抵抗素子と、を備える発熱抵抗部材。
【請求項６】
前記発熱抵抗素子は、略等幅の帯状である請求項５に記載の発熱抵抗部材。
【請求項７】
前記板状部材の前記側面は、所定間隔で形成される複数の凹部を備え、
前記複数の折り返し部のそれぞれは、前記複数の凹部のそれぞれに嵌合するように配置される請求項５又は６に記載の発熱抵抗部材。
【請求項８】
請求項１から４のいずれかに記載の面状発熱体と、
前記面状発熱体を収納可能な筐体と、
前記筐体に収納された状態における前記面状発熱体の該筐体側の面と反対側の面に配置される伝熱部材と、を備える加熱装置。
【請求項９】
薄膜状の発熱抵抗素子を、絶縁性の板状部材における外周面に沿って巻回するように配置する工程を含む面状発熱体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１５７４８８（Ｐ２００７−１５７４８８Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５０５３３（Ｐ２００５−３５０５３３）
【出願日】平成１７年１２月５日（２００５．１２．５）
【出願人】（３９１００００９２）株式会社サンケイ技研 (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月５日（２００５．１２．５）
【出願人】（３９１００００９２）株式会社サンケイ技研 (26)
【Ｆターム（参考）】
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