JPH02278688A - 保温又は加熱板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は保温又は加熱板、特に温度自動制御可能な発熱
体からなる保温又は加熱板に関する。

〔従来の技術〕

加熱器にはガスコンロ、電熱器等があり、これらの従来
の加熱器はガスの燃焼成いは赤熱ニクロム線ヒーター、
赤熱シーズヒーター、赤熱シリコツトヒーター等の赤熱
ヒーターからなるものが殆んどである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来一般家庭では、ガスコンロ、赤熱ヒーター等はその
火力或いは温度調節はほとんどの場合が手動である。し
たがって、例えば天ぷら料理中に所用で鍋からにれたり
、鍋のかけ忘れ、或いは油断した場合、その油が過熱さ
れ、油の温度が発火意思」二になって火災になる事故が
しばしば生じている。温度調節するために温度センサー
付きのものもあるけれども、極めて高価であり、又機能
も今ひとつというところであり、温度調節の可能な安価
で一般家庭で使用できる加熱板（器）（コンロ）があれ
ば、そのような危険がなく、仕上りのすぐれた料理が得
られるために、過熱の生じない常に特定温度に調節可能
な加熱板の出現が望まれており、又保温板においても過
熱の生じないものが望まれているところである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、先に粒子径５００μｍ以下の球状体からな
る粒子を主とする炭素粉末と合成樹脂を主成分として含
有する導電性発熱性塗料（特願昭６２２６３９５４号）
及び該塗料を電極端子を設けた所望の形状の固体表面に
塗布して導電性塗膜を形成させたものからなる温度自動
制御可能な導電性発熱体（特願昭６２−２６３９５５号
）を提案したが、さらにこの導電性発熱体の応用につい
て研究を進めた結果、温度自動制御可能な導電性発熱体
からなる加熱板等が従来のコンロ等の加熱器が有してい
た問題点を解決するものであることを見出し、本発明に
到達したものである。

即ち、本発明は基板の外側底部に絶縁層を設け、該絶縁
層に温度自動制御可能な発熱体を設け、該発熱体を絶縁
層で被覆し、該発熱体及び絶縁層全体をカバーする断熱
層を設けたことを特徴とする温度制御可能な保温又は加
熱板に関する。

基板としては、金属例えば鉄、銅、アルミニウム、ステ
ンレス、又は合金等が挙げられる。熱をよく伝え錆びな
い点等でアルミニウムが好ましい。

金属は熱伝導がよく、強度が大きく、美しい。又セラミ
ックス及び発泡セラミックス等も使用できる。

電気絶ｇ層としては耐熱性樹脂例えばボリイミ＝３ ド樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリフロン樹
脂などに耐熱性フィラー、例えばＡＱ２０３Ｚｒ０２．
ＳｉＣ２、ＭｇＯ，Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＣ２、チタノカル
ボシラン等の粉末を混合した樹脂組成物等が用いられる
。耐熱性フィラーと耐熱性樹脂との混合比は任意に選択
し得るが、１：０．２以上好ましくは１　：　０．７〜
１．８である。耐熱性フィラーの方が樹脂より熱を伝え
やすいが、樹脂が０．２以下では強度が下がるし、又塗
りにくいものとなる。絶縁層の厚さは０．１〜１　ｎｉ
ｎ程度とする。

又、電気絶縁層としては金属板にＮｉ、Ｃｒ。

Ｇｏ等を溶射して中間層を形成し、ついでその上に酸化
系として、Ａ１□０３（ホワイトアルミナ）。

ＺｒＯ，ＭｇＯ，Ｃａｂ、５ｉｎ２，５ｉ２０３゜Ｙ２
Ｏ３の単独又は混合物或いはこれらのセラミックスを主
成分として配合した配合物をプラズマ溶射、及び化学蒸
着（ＣＶＤ）、爆発溶射法で被覆したもの、或いは窒化
系としてＡ　］　Ｎ、　Ｓ　ｉ３Ｎ４゜ＢＮ等、炭化系
としてＳ　ｊＣ，Ｚ　ｒｘＣｒｙ等を溶射することによ
っても、目的を達成できる。

中間層としてのＮ　ｊ、　Ｃｒの厚さは約２０〜５０μ
ｍであり、主溶射材料としてはハ１７０．＋Ｙ。

０３、Ｚｒ○＋Ｍ　ｇ　Ｏ＋　Ｃａ○、５ｊＯ２（又は
５ｉ２０３）＋ＭｇＯ＋Ｙ２Ｏ３＋Ｂであり、これらの
厚さは１００〜３００μｍである。これらの溶射材料は
基板金属の熱膨張係数と一致するように選択される。

これにより、絶縁性がよく、又熱伝導のよいものが得ら
れ、高温で耐久性のある発熱体が得られる。耐熱性絶縁
体であるセラミックス及びポリイミド＋Ａ１□ｏ３の耐
熱温度は５００℃及び２５０°Ｃ１熱伝導率は１．０〜
１．２及び０．２（ｃａｌ、／ｃｍ−ｄｅ（＜　５ｅｅ
）であり、又温度むらは±２℃及び±５℃である。

絶縁層を有する基板底部に設けられる温度自動制御可能
な導電性発熱体は、基板の底部絶縁層に電極端子を所望
の間隔に設け、粒子径０．５μｍ以上５００μｍ以下の
球状体からなる粒子を主として含有する炭素粉末と合成
樹脂とを含有する導電性塗膜を設けることにより得られ
る。電極端子は銅、アルミニウム、銅にニッケル又は錫
メッキした線、ワイヤ、板、又はネット等からなるもの
で、両辺に設置される。この発熱体は又、電極端子を設
けた所望の形状の基板表面或いは基板に」−記と同様の
導電性塗料を塗布或いは含浸させたものからなり、これ
を上記の絶縁層に設けることもできる。この基板はプラ
スチック、セラミックス、木質、繊維、紙、電気絶縁被
熱した金属材料その他のものが用いられる。

球状炭素粒は例えば、ティラー等の方法によりコールタ
ール、コールタールピッチ、石油系重質油等の歴青物を
３５０°Ｃ〜５００°Ｃの温度で長時間加熱処理し、低
分子化合物の重縮合反応をくり返し、高分子化し、生成
した炭素質より光学的異方性球体を分離したメソカーボ
ンマイクロビーズ（ｍｅｓｏ　ｃａｒｂｏｎ　ｍ１ｃｒ
ｏ　ｂｅａｄｓ）或いは、合成樹脂を炭素化した球状に
近いコークスを、十数百度〜３手数百度の熱処理還元に
より黒鉛化することにより製造される。

又、用いる合成樹脂は例えば、ポリイミド樹脂、ポリア
ミ１（樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、シリコー
ン樹脂、ポリチタノカルボシラン樹脂、フェノール樹脂
、エポキシ樹脂、ポリパラヘン酸樹脂、ポリウレタン樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリニーテルジエーテルケトン
欄脂、ポリフェニレンサルフィド樹脂、ポリフロン樹脂
、ポリオレフィン樹脂、塩ビ樹脂等であり、塗膜の所望
の目的温度に応じて軟化温度或いは分解温度を有する樹
脂を選択することができる。

本発明の炭素粒と合成樹脂バインダーの量割合は、所望
する発熱温度、発熱面の大きさに等により、又炭素粒、
及び合成樹脂の種類及び組合せ等により種々選択される
が、−船釣には炭素粉末１００重量部（以下部と略す）
に対して、１０〜１９０部好ましくは２０〜６０部であ
る。

合成樹脂の割合が１０部以下では抵抗値の小さいものが
得られ、高温の発熱体（広い発熱面をもつものに応用で
きる）が得られるが、塗膜強度が不足すると共に電気抵
抗の温度係数が小さくなって温度むらが生じやすい。一
方、合成樹脂の量が１９０部以上では発熱に必要な電流
が得られず（抵抗値が過大になって）実用温度に適さな
いものとなる。即ち、電気抵抗値が常温で０．５Ω／口
（Ω／口とは正方形面積に対する電気抵抗値を表わす）
以下では過電流となり、その結果不均一な高温となりす
ぎるし、３００Ω／口以上では過小電流になり、発熱不
足となり、電力が低下し、所望の温度が得られにくいの
である。

又塗料又はペーストの乾燥同化又は硬化を短時間で容易
に行うために硬化剤を加えることができる。

これらの硬化剤は樹脂に応じて、それぞれ選択し得、脂
肪族、或いは芳香族ポリアミン、ポリイソシアネート、
ポリアミド、アミン、チオ尿素、酸無水物等の通常の硬
化剤が用いられる。

その他、安定剤、可塑剤、酸化防止剤等が適宜に用いら
れる。

そして、広い発熱面の場合は電気抵抗の小さい常温で１
Ω／口のものが、狭い面積の場合は電気抵抗値の高い常
温で２５０Ω／口のものが、一般にはその中間値のもの
が用いられる。又、本発明では、発熱体の表面温度を黒
鉛のサイズ、熱処理温度、塗料配合、塗布厚さ、印加電
圧等の組合せにより最大約４５０℃までの任意温度に（
環境温度−３０°Ｃ〜＋４０℃で）長時間安定して得る
ことができる。

本発明の保温又は加熱板の場合、発熱体の温度は約４０
　’Ｃ〜４５０　’Ｃの間の所望する特定の温度に長時
間安定して保持することができる。例えば床或いはシュ
ウタンの保温の場合、約４０℃に、パネルヒーター又は
サウナ内壁板では６０〜１００℃に遠赤外線の出る布等
を貼りつけ、又ケーキ加熱板の場合は２００℃或いは魚
焼き加熱板では４５０℃等、各種の温度のものに調節さ
れる。

この炭素粒と合成樹脂とを主成分とする塗料は各種塗装
方式、例えば、はけ塗り塗装、ローラー塗装、吹き付は
塗装、静電塗装、電着塗装或いは粉体塗装等の塗装剤に
又は浸漬用に応じて他の添加剤或いは補助剤を加えるこ
とができる。

これらの添加剤、補助剤は、例えば希釈溶剤、沈降防止
剤或いは分散剤、酸化防止剤、他の顔料その他の必要な
添加剤であることができる。

導電性発熱性塗膜の膜厚は問わないが０　、３　ｍｎ＋
〜７　ｏｗｎが適当である。

本発明の発熱体は温度自動制御可能であり、特定温度で
電気抵抗が増大し、電気抵抗の温度係数が急増すること
を示す（第２図）。

この発熱体は、通常発熱性塗膜に絶縁仕切を設け、抵抗
値の大きさを変えることにより、その電力（ワット）の
調節を図り、加熱板の温度を更に調節することができる
。即ち、第４図に示すように、絶縁仕切８により発熱性
塗膜を仕切り、電極端子Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｘ及びＹをそれぞ
れ設け、ＸＡ間、Ｘ−Ｂ間、Ｘ−Ｃ間で抵抗値の大きさ
が変わることを利用して電力（ワット）を調節すること
ができる。又、Ｘ−Ｙ、Ａ−１，Ａ−Ｂ、ＢＣ間の塗膜
の厚さを変えたり、導電粒子の含有率を変えることによ
って、その電力を強、中、弱と任意に設定することがで
きる。これにより、加熱板の過熱を更に防止することが
でき、同時に電力の節約ができる。

発熱体の外側は絶縁層で被服される。この絶縁層は前記
の絶縁層と同一であることができ、耐熱性樹脂と耐熱性
フィラーを混合したものが用いられ、その厚さも同一で
よい。

ついで、絶縁層でカバーされた発熱体は更に断熱層で完
全に被われる。この断熱層の材質はＡ］２０３１　Ｓ　
ｊＯ２等の繊維、ウール、ガラス繊維、発泡セラミック
ス板、発泡ガラス板等からなるものであり、その厚さは
許容温度によって１０〜１００ｍとすることができる。

保温板又は加熱板の一辺の大きさは１０〜］　ＯＯＯａ
ｎである。

本発明の加熱板及び保温板は、例えばケーキ焼き加熱板
、魚焼き加熱板、焼肉用加熱板、パネルヒーター又はサ
ウナ内壁板等の加熱板、室内暖房、定温倉庫の床、シュ
ウタン或いは壁保温板、屋根保温板等の保温板として有
効である。

〔作用〕

本発明の保温又は加熱板は他の手段、操作を必要とせず
、絶えず特定の温度に保持てきる温度臼動制御可能な発
熱体を用いるものであるから、安全、且つ有効な保温及
び加熱が可能となる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例について、図面を参照しテ説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

実施例１ 第１図は本発明の保温又は加熱板である。第１図におい
て、１は基板であり、アルミニウム（又は銅、鉄、ステ
ンレス等）からなるものであり、該基板の底部に絶縁層
２が設けられる。絶縁層２は耐熱性樹脂、例えばポリイ
ミド樹脂にＡｌ２Ｏ３を重量でｌ：ｏ、２以上の割合、
好ましくは１：１の割合で配合した樹脂組成物から得ら
れ、その膜厚は０．１〜１ｍである。該絶縁層の下側に
発熱体３（２０■Ｘ２０（１））が設置される。発熱体
３は、上記絶縁層に電極端子４を設け、１０〜２０μｍ
φの球状黒鉛１重量部に対してポリイミド樹脂０．３３
重量部の割合で配合した混合物からなる発熱塗膜を３ｎ
＋ｍ厚に塗布したものからなり、これを２００℃前後で
熱処理した。電極端子はＮｊメツキした０、２〜ＩＩＩ
ＩＩＩφの銅線網であり、これが発熱塗膜の両端に設け
られているものである。この発熱体は第２図に示す温度
−抵抗曲線を示し、２００°Ｃで電気抵抗が急増する特
性を示した。この発熱体を設けた加熱板の時間−温度曲
線は第３図に示すとおりであり、特定の時間後には一定
の温度を示した。

第４図に示すように、発熱体（２０ｃｍ　Ｘ　２０　ｃ
ｍ　）を絶縁仕切８をした場合、例えば Ｘ−Ａ間　９Ｑ＋９０＝］８Ｑ Ｘ−Ｂ間　１８Ω＋９Ω＝２７Ω Ｘ、　−Ｃ間　２７Ω＋９Ω＝３６Ω　　であるとき、
これにそれぞれ１００Ｖを印加すると Ｘ−Ａ間＝　５５５Ｗ Ｘ−Ｂ間＝３７０Ｗ ｘ−Ｃ間＝　２７８Ｗ （Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｘ及びＹはリード線） となり、３段切替えが可能となる。第５図に示すように
、最初の１７分間をＸ−Ａで通電し、その後ｘ−Ｃに切
り替えることにより、電力を節約でき実用的である。又
、加熱板の上に鍋又は湯沸し等を置くと一時温度が下る
ので、その下り具合に応じてＸ−ＡやＸ−−Ｂに切替え
て温度調節することができる。

即ち、第３図に示すようにＸ−Ａ、Ｘ−Ｂ、ＸＣではそ
の抵抗値が異なるため、最高温度に到達する時間が相違
するので、その差を利用することができるのである。

発熱体３はその周囲を絶縁ＷＩ５で被覆されており、こ
の絶縁層は上記絶縁層２と同一の組成又はポリアミド樹
脂とＳｉＯ２からなるものであり、その厚さは０．１〜
ＩＷｌである。

次いで、絶縁被覆された発熱体３を完全にカバーする断
熱層６が設けられる。このものは低密度のセラミックス
断熱マットであり、その厚さは１Ｏ−１００ｎ＊ｎ、好
ましくは３Ｏ−５０ｎａ＋である。

この加熱板（加熱温度２００°Ｃ）にＩＱ、の水の入っ
たやかんを置き湯をわかしたところ、ＩＱの水が２０分
で沸騰した。

ズ〕１例ｙヨ １０〜２０μｍの球状黒鉛１重量部に対して一液性ポリ
エポキシ樹脂（硬化剤０．８重量部含む）１．６重量部
の割合で配合した混合物を塗布して８０°Ｃに５時間加
熱硬化し、発熱塗膜２ＩＩＷｌｌを得ること以外は実施
例１と同一の操作により、３０ａｎ　Ｘ　３０ｃｍの大
きさの保温板を得た。

第６図に示すように、４０℃に通電保温した塗膜面２上
に断熱片をおいて通電し、Ａ点及び断熱片下Ｂ点の温度
を測定した。第７図は０．０５１１１ａｔｔ；／ｃ＋ｉ
ｆの投入電力での通電時間に対する塗料（、）及び塗料
（ｂ）から得られた発熱体のＢ点における温度とＡ点に
おける温度との温度差を示すグラフである。本発明の保
温板（ａ）では１０分後に約２℃（４２℃）の上昇があ
るだけであり、従来の導電性発熱性塗料を用いたもの（
ｂ）では約４５℃（８５℃）に上昇した。

又１２０℃で加熱硬化した場合は４７℃＋２℃（４９℃
）であり、従来のものでは４７°Ｃ＋４５°Ｃ（９２°
Ｃ）に上昇した。

尖１旌ｙ 金属板の絶縁層として、Ｎｉ−Ｃｒ系の薄い中間合金層
を溶射固着させ、その」二にＡ１□０３系のセラミック
を溶射し、導電性発熱性塗料を７０〜３００℃で熱処理
する以外は実施例１と同一の操作を行なって発熱体（１
５０℃、３００℃及び４００°Ｃ）を得た。これらをそ
れぞれ長期間通電発熱させ、又３０分毎にスイッチオン
とオフを繰り返し実験したが、亀裂、剥離の事故はなく
、安定した時間温度曲線がそれぞれ得られた。

又、ポリチタノカルボシランを球状黒鉛に３０％配合し
た場合、常温で４Ω／口（５０％で約８Ω／口）となり
、３０ｃｍ角に１００ｖを通電すると３６０℃（２８０
°Ｃ）の表面温度を得た。

これより明らかなとおり、本発明の保温板は局部的に過
熱が生じることがなく、温度自動制御作用があることを
示し、特定の温度に何ら他の手段を要しないで保持する
ことができる。

発」Ｂ榎勿釆□ 本発明の保温又は加熱板は温度自動制御可能な発熱体を
設けているので、従来の保温又は加熱板のようなサーモ
スタット等を必要とせず、即ち他の手段を要せず、その
温度を一定に保つことができるものであり、安全性につ
いても高く、安価で実用性の高い新規な保温又は加熱板
と言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の保温又は加熱板の側面断面図、第２図
は本発明の保温又は加熱板の温度−抵抗曲線図、第３図
は本発明の保温又は加熱板の時間温度曲線図、第４図は
発熱塗膜の絶縁仕切をした状態図、第５図は本発明の加
熱板の温度を絶縁仕切りにより調節することを示す図、
第６図は断熱片が置かれる時に局部過熱状態を測定する
ための温度測定位置を示す模式図、及び第７図は保温板
の局部過熱状況を示図であり、１は基板、２は絶縁層、
３は発熱体、４は電極端子、５は絶縁層、６は断熱層、
７は断熱片、ＤおよびＥは温度測定点を示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の外側又は底部に絶縁層を設け、該絶縁層に
   温度自動制御可能な発熱体を設け、該発熱体を絶縁層で
   被覆し、該発熱体及び絶縁層全体をカバーする断熱層を
   設けたことを特徴とする温度制御可能な保温又は加熱板
   。
2. （２）温度自動制御可能な発熱体が絶縁層に電極端子を
   とりつけ、粒子径０．５μｍ以上５００μｍ以下の球状
   体からなる粒子を主として含有する炭素粉末と合成樹脂
   とを含有する導電性塗膜を形成した発熱体である請求項
   １記載の保温又は加熱板。
3. （３）温度自動制御可能な発熱体が電極端子を設けた基
   板に粒子径０．５μｍ以上５００μｍ以下の球状体から
   なる粒子を主として含有する炭素粉末と合成樹脂とを含
   有する導電性塗膜を設けたものからなる発熱体であるで
   ある請求項１記載の保温又は加熱板。
4. （４）基板が金属材料からなるものであるである請求項
   １記載の保温又は加熱板。
5. （５）絶縁層がポリイミド樹脂とＡｌ＿２Ｏ＿３とを含
   む組成物からなるものであるである請求項１記載の保温
   又は加熱板。
6. （６）絶縁層がＮｉ、Ｃｒ、Ｃｏ又はそれらの合金を溶
   射して中間層とし、その上にセラミックスを溶射したも
   のからなるものである請求項１記載の保温又は加熱板。