JPH03176988A - 輻射電気ヒータ - 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】 ンプ又はニケイ化モリブデンフィラメントのような赤外
線源を組み込んである種類のヒータに関する。

赤外線ランプを組み込んでいる輻射電気ヒータはたとえ
ば欧州特許第０　１１７　３４６号及び英国特許第２　
１．４６　４３１号明細書に記載されている。このよう
なヒータは、代表的には平らなガラスセラミック調理面
を有する調理器又はクックトップの中に組み込まれてい
る。使用されているこのタイプのランプは、融解シリカ
の管状エンベロープの内側に支持されてそのエンベロー
プの両端に密閉封入シールを介して引き出された電気接
続部を有するタングステンフィラメントを包含している
。ランプは金属器の中に圧密された熱絶縁材料の層の」
二に支持されている。又、ランプの代わりに裸の二ケイ
化モリブデンフィラメントを使用することも提案されて
いる。

タングステン及びニケイ化モリブデンの高い温度抵抗係
数により、フィラメントが最初に通電された時、それら
の抵抗がその作動レベルに増加されるまで、大きなサー
ジ又は突入電流がある。この突入電流を減らすため、た
とえば電源変動に関する規則に応じるため、フィラメン
トに直列にサージ制限抵抗又はバラスト抵抗を与えるこ
とが知られている。この抵抗は皿の中の絶縁層の上に支
持された裸のコイル状抵抗ワイヤ要素の形をとることが
でき、フィラメントによって与えられた熱エネルギを増
加させる。又、たとえば欧州特許第０　２３５　８９５
号明細書において、フィラメントが通電された後の短時
間バラスト抵抗を外したり低減させたりするスイッチを
設けることも知られている。

本発明の１つの態様によれば、電気的及び熱的絶縁材料
の層と、この絶縁材料層の上に延在する電気的及び熱的
絶縁材料の壁と、比較的高い温度抵抗係数を有する少な
くとも１つの赤外線源手段（たとえば赤外線ランプ）と
、この線源手段を通電する時一時的にその線源手段に直
列に挿入されるよう配置される抵抗手段とを包含する輻
射電気ヒータにおいて、前記抵抗手段は前記壁の下に配
置されていることを特徴とする輻射電気ヒータが提供さ
れる。

ヒータは１個の赤外線ランプ又は他の線源手段、あるい
は１つ以上のそのような線源を有することができる。第
２の抵抗手段を線源に直列に恒久的に接続することもで
きる。

ここで、ガラスセラミックトップに使用する本発明によ
る輻射電気ヒータをたとえば、添付図面を参照して詳述
することにする。

第１図及び第２図によれば、輻射電気ヒータｌＯは直立
リムｌ４が付いた金属器１２の形の容器を有し、電気的
及び熱的絶縁材料の層ｌ６を含んでいる。この材料はた
とえば、セラミックファイバ補強材、一酸化チタン不透
光材及び耐収縮用の少量のアルミナ粉末を混合させたシ
リカエーロゲル又はピロリティック（蒸発された）シリ
カのような高度に分散されたシリカ粉末を包含しかつ皿
１２の中に圧密された微孔性絶縁体であるるセラミック
ファイバのリング状周囲壁１８は層ｌ６の上に、かつリ
ム１４の縁部よりわずかに上方へ突出して皿１２のリム
１４の内側のまわりに延在している。ガラスセラミック
トップ調理器へ装着される時、周囲壁１８は、第２図に
符号２０にて破線の外形で示したガラスセラミック調理
表面の下側へ押し付けられ、ヒータ１０はばね又は他の
装着装置（図示しない）によって所定位置に保持される
。

第１図及び第２図に示した例において、タングステン−
ハロゲン赤外線ランプ２２及び２４の形で２つの熱源が
与えられているが、本発明はこのような熱源を１つだけ
又は２つより多く有するヒータに等しく適用できること
に注目すべきである。ランプ２２及び２４は一般に円形
の配列をしていて同心状に配置されており、それぞれは
赤外線透過の融解シリカのエンベロープ３０の中のスペ
ーサ２８にほぼ軸方向に支持されたタングステンフィラ
メント２６を包含している。これらのスペーサは、エン
ベロープ３０が曲がっているにも拘らず各ペアのスペー
サ２８間にて各フィラメント２６をそのエンベロープ３
０から所定距離を置いて維持するのに十分な程度に共に
接近して配置されている。フィラメント２６は各端部に
おいて、エンベロープ３０の両端の平らな密閉封入シー
ルを介してもたらされた接続部へ固定されている。それ
らの端部は互いに隣接しており、封入シールは周囲壁１
８の下側で層１６の中に設けられたみぞを介し、かつ皿
１２のリム１４の穴を介して一般にヒータ１０の軸方向
に延在している。

層１６の表面は第２図に示したように、ランプ２２及び
２４のすぐ土にあるガラスセラミック調理表面２０での
熱集中を減らすと共に適当な厚さの層１６を維持する輪
郭付けされている。つまり、ランプ２２の下に環状くぼ
み３２があり、ランプ２４の下には他のくぼみ３４があ
る。これらのくぼみの存在は又、ヒータｌＯの全体の高
さを最小にする助けとなり、この目的のためだけに必要
なものよりかなり広くしである。ランプ２４の内側の層
１６の中心領域はわずかになか高に作られている。

セラミックファイバの分割壁３８はランプ２２とランプ
２４との間に設けられている。内側のランプ２４は小径
のなべを加熱するためだけに使用し、又は外側のランプ
２２と共に大きななべを加熱するのに使用するつもりの
ものである。内側のランプ２４だけが通電されている時
の漏光を減らすため、分割壁３８の外側のヒータの環状
部分を横切る区間のエンベロープ３０ａ及び３０ｂはリ
ム１４の外側のランプ２２の端部と同様、黒の塗料によ
って被覆されている。

ランプ２２及び２４はそれらの端部と、エンベロープ３
０から延びている突出部（たとえば細長い排気管）４０
及び４２とによって動きが制限されている。外側ランプ
２２から突出部４０は周囲壁１８と絶縁層１６との間に
挾持され、内側のランプ２４からの突出部４２は同様に
、分割壁３８と層１６との間に挾持される。ランプ２２
及び２４を支持するこの方法の更なる詳細は英国特許第
２２２０３３０号明細書及び欧州特許第０３４３８６８
号明細書に与えられている。

ガラスセラミックトップ調理器用ヒータには習慣的であ
るように周囲壁１８からヒータ１０を横切って延びるプ
ローブ４６と共に、一方の側の外側のランプ２２及び内
側のランプ２４、そして相手側の分割壁３８までにわた
る温度感応性のロッドリミッタ４４が設けられている。

このプローブは代表的には、英田特許第２１７１６４３
１号に開示されているように、好ましくは銀のような反
射材料によってめっきされた金属棒を含む融解シリカチ
ューブとする。プローブ４６によって制御される二極ス
ナップ作用スイッチ４８はランプ２２及び２４と直列に
接続された１つの極を有し、第２の極は調理表面２０が
高温であることを示すランプを制御するのに使用するこ
とができる。

リミッタ４４は校正されていなければならないので、内
側のランプ２４のみが通電されているか、又は両方のラ
ンプ２２及び２４が通電されているかに拘わらず、ガラ
スセラミック調理表面の温度を正確に制限するよう作動
する。したがって、リミッタ４４はランプ２２を収容し
ている環状領域内の熱には不感にされる。このため、プ
ローブ４６の外側チューブは、内側のランプ２４の上に
わたって延びるシリカ部分５０とヒータ１０の外側の環
状領域にわたって延びる金属部分５２との２つのピース
で作られる。

この金属部分５２はその中の金属棒の熱膨張係数に似た
係数を有しているので、ヒータ１０の環状領域内の熱は
リミッタ４４の動作にほとんど又は全く影響しない。し
かし、ランプ２２及び２４が最初に通電された時、金属
部分５２の初期加熱がリミッタの動作を遅らせる可能性
がある。これを避けるため、金属部分５２はプローブ４
６内の金属棒と同じ方法で、たとえば銀によってめっき
してもよい。

又、周囲壁１８の下の絶縁層１６のみぞ５６の中に、ヒ
ータｌＯの周囲を延びる電気抵抗ワイヤのコイル５４が
与えられている。このコイルはフィラメント２６よりも
非常に低い温度抵抗係数を有、する材料で作られ、たと
えば鉄−クロム−アルミニウム合金から作られる。コイ
ル５４の直径は代表的には４〜４、５ｍｍ程度であり、
みぞは、電気的絶縁を維持するため、外側が皿１２のリ
ム１４から少なくとも５ｍｍのところに位置されている
。コイル５４はランプ２２及び２４の端部及び突出部４
０を通って延びるところで直線部分を有し、両端は電気
コネクタブロック５５に固定されている。

第３図に示したように、抵抗ワイヤコイル５４は電源の
１つの極Ｎとランプ２２及び２４のそれぞれの１つの端
子との間にリミッタ４８を介して接続される。内側のラ
ンプ２４の第２の端子は使用者操作用スイッチ５８及び
電力制御ユニット６０（たとえば周期エネルギ調節器）
を介して電源の他の極Ｉ、に結合されている。外側のラ
ンプ２２の第２の端子も又、スイッチ５８に結合される
が、これはランプ２２がランプ２４と一緒に通電される
か否かを使用者が選択できる第２の使用者操作用スイッ
チ６２を介して結合される。

ブリッジ整流器６４は降圧用抵抗６６を介して内側のラ
ンプ２４と並列に係合され、抵抗ワイヤコイル５４と並
列に接続されたスイッチ７０を制御する９６Ｖ１ 直流リレー６８の作動コイルに給電する。

ランプ２２及び２４が冷えている（すなわち無通電）時
のこれらの並列抵抗値は代表的には１８００Ｗ　（たと
えばランプ２２及び２４がそれぞれ１００ＯＷ及び８０
０Ｗ）ヒータ用で２オ一ム程度である。しかし、これら
が通電されて通常の作動温度にある時、それらの並列抵
抗値は約２５〜３０オームである。コイル５４の抵抗値
はそれらの作動温度にてランプの抵抗値に近い値、たと
えば１０〜３０オームの範囲に選定される。単独又はラ
ンプ２２と一緒にランプ２４が通電される時、ランプ２
４のフィラメント２６での電圧降下は比較的小さい。こ
の電圧はリレー６８を作動させるには不充分なものであ
るので、スイッチ７０は開のままである。このようにし
て、コイル５４はランプと直列になっていて、冷えたラ
ンプフィラメント２６を通る電流の初期サージを制限す
る。ランプ２４のフィラメント２６が加熱してくるとそ
の抵抗値が」１昇し、ランプ２４での電源電圧の増加率
は低下される。結局、この電圧はリレー６８を作動させ
るのに十分な値（９６ポルト）に達し、その時、２ スイッチ７０が閉じて、コイル５４を短絡し、ランプへ
全電源電圧を直接印加することになる。

ランプの通電とリレー６８の作動との間の時間遅れは、
ランプの電圧がリレー６８を作動させるのに十分となる
前の時間遅れとリレー６８の固有の応答時間との組み合
せである。欧州特許第０２３５８９５号に説明されてい
るように、この配置は追加のタイミング素子を必要とす
ることなしに、数１０ミリ秒程度の適当な時間遅れを与
える。リレー６８が作動された時、全電源電圧がリレー
回路に印加され、ヒータが通電されている限り印加され
続（ことが第３図から見ることができる。このため、直
流タイプは、交流タイプよりも大きな電圧公差を有する
ので、リレー６８にとって好ましいタイプであるる。

コイル５４の抵抗の値は、フィラメントの温度上昇を不
当に遅らせることなく、冷えたランプフィラメントを流
れるサージ電流の十分な制限を与えるように、抵抗６６
及びリレー６８の特性に関連して選定される。特に、こ
れらパラメータの範囲は両方のランプ２２及び２４が通
電された（最悪の場合、最大サージ電流を有する）時、
所望の動作特性を与えるよう選定される。この範囲内の
調整はランプ２４だけが通電される時許容動作を与える
ように行われる。コイル５４は大電力を消費するが、こ
れは短時間の間なので、過剰の温度を受けることなしに
、層Ｉ６と周囲壁１８との間に閉じ込めることができる
。

上記のように、本発明は又、たとえば１つだけの赤外線
ランプ又は同様の熱源を有し、分割壁３８を除去した場
合のヒータにおいて使用することもできる。コイル５４
はサージ電流の唯一の制限を与えるものであり、又、ラ
ンプと恒久的に直列なサージ電流制限抵抗を有する高出
力ヒータと特に関連された問題を解決するためにも使用
することができる。２２０ＯＷ程度以上のこのようなヒ
ータにおいて、電流制限抵抗は、電源障害に関する規則
に適合させるため、通電状態にある全ヒータ抵抗の６０
〜７０％程度のものが必要である。しかし、恒久的直列
抵抗がその大きさで作られたとすれば、ヒ夕によって与
えられる不当に高い割合の電力がその直列抵抗にて消費
される。第４図はこの問題を解消した配置を示している
。

第４図によれば、単一のランプ２４はこれと恒久的に直
列に接続された抵抗７２を有している。この抵抗はたと
えばランプ２４によって制限された円形領域内の絶縁層
１６の上に都合よ（設置されている。

この回路の残りは第３図に関して述べたものと同じであ
り、同一の参照符号は同一の要素として扱うよう使用さ
れる。抵抗７２はヒータがその通電状態にある時その全
ヒータ抵抗（すなわち、ランプ２４＋抵抗７２）の約４
０％を与える値を有する。コイル５４はヒータが通電さ
れた時の突入電流を制限するのに必要な追加の抵抗を与
えるものであるが、この追加の抵抗は、ランプ２４での
適当な割合の電力消費を維持するため、通常の動作中は
スイッチ７０によってバイパスされている。

図示して詳述した配置に対し、各種の他の変更をなすこ
とができる。第１図ないし第３図の実施例において、た
とえばコイル５４又はこれと同様の５ 他の要素を分割壁３８の下に配置することができる。

ランプ間に動作コイルを有するり１ノーによる以外の方
法にて、ランプに直列な回路の外へコイル５４を切替え
ることができる。たとえば、第５図に示したように、ブ
リッジ整流器６４の１つの端子は抵抗ワイヤコイル５４
及びリレースイッチ７０に並列に接続された分圧器を構
成する２つの抵抗７４及び７６の中点に結合される。こ
れは、リレー６８を作動するためにこのリレー６８に印
加されるべき最小電圧と、スイッチ７０が閉じられた後
に維持すべき最大連続電圧との間の差を減らすという利
点を有している。２４０ボルト電源及び２キロワツトヒ
ータ用として、これら抵抗は代表的にはそれぞれ１０〜
２０キロオ一ム程度の値を有する。

さもなければ、ブリッジ整流器６４は第６図に示したよ
うにリミックスイッチ４８に直接接続されると共に、リ
レーの固有応答時間に加えて所望の遅れを与えるため、
リレー６８に並列に接続されて抵抗６６と協働するコン
デンサ７８にも接続されている。

【図面の簡単な説明】

６ 第１図は第１のヒータの平面図、第２図は第１図のヒー
タのＡ−Ａ矢視断面図、第３図は第１図のヒータ及び関
連部品を示す回路図、第４図は第２のヒータ及び関連部
品の回路図、第５図及び第６図は第３図の配置に対する
変形例を示す回路図である。 １０・・輻射電気ヒータ、１６・・電気的及び熱的絶縁
材料層、１８・・周囲壁、２２．２４・・ランプ、２６
・・タングステンフィラメント、２８・・スペーサ、３
０・・赤外線透過融解ンリカエンベロープ、３８・・分
割壁、４４・・温度感応性ロッドリミッタ、４６・・プ
ローブ、４８・・スナップ作動スイッチ、５４・・電気
コネクタブロック、６０・・電力制御ユニット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電気的及び熱的絶縁材料の層（１６）と、この絶縁
   材料層の上に延在する電気的及び熱的絶縁材料の壁（１
   ８，３８）と、 比較的高い温度抵抗係数を有する少なくとも１つの赤外
   線源手段（２２，２４）と、 この線源手段を通電する時一時的にその線源手段に直列
   に挿入されるよう配置される抵抗手段（５４）とを包含
   する輻射電気ヒータにおいて、 前記抵抗手段は前記壁の下に配置されていることを特徴
   とする輻射電気ヒータ。 ２　請求項１記載のものにおいて、赤外線ランプのよう
   な線源手段が１つあることを特徴とする輻射電気ヒータ
   。 ３　請求項１又は２記載のものにおいて、線源手段（２
   ４）と直列に第２の抵抗手段（７２）が恒久的に接続さ
   れていることを特徴とする輻射電気ヒータ。 ４　請求項１〜３のいずれか１項に記載のものにおいて
   、壁（１８）はヒータの周囲に隣接して配置されている
   ことを特徴とする輻射電気ヒータ。 ５　請求項１〜４のいずれか１項に記載のものにおいて
   、線源手段（２２，２４）と直列な抵抗手段（５４）の
   一時的挿入は前記線源手段に現れる電圧に応答するスイ
   ッチ手段（６８，７０）によって制御されることを特徴
   とする輻射電気ヒータ。 ６　請求項１〜４のいずれか１項に記載のものにおいて
   、線源手段（２２，２４）と直列な抵抗手段（５４）の
   一時的な挿入は前記線源手段と前記抵抗手段に並列に接
   続された分圧器（７４，７６）とに現れる電圧に応答す
   るスイッチ手段（６８，７０）によって制御されること
   を特徴とする輻射電気ヒータ。 ７　請求項１〜４のいずれか１項に記載のものにおいて
   、線源手段（２２，２４）と直列な抵抗手段（５４）の
   一時的な挿入は電源電圧に応答するスイッチ手段（６８
   ，７０）によって制御され、かつコンデンサを組み込ん
   で遅れ時間を与えるようにしたことを特徴とする輻射電
   気ヒータ。 ８　請求項５〜７のいずれか１項に記載のものにおいて
   、スイッチ手段はリレー（６８）を包含することを特徴
   とする輻射電気ヒータ。