JPH0443589A - 面状発熱体 - 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 本発明は一般家庭で用いられる調理器および暖房器など
に利用する高温の面状発熱体に関する。

従来の技術 従来の高温の面状発熱体はマイカ等の絶縁基板に発熱線
を巻回し、マイカ板で上下より挟む構造のものか、アル
ミナ・シリカ繊維からなるブロック中に所定形状の発熱
線を埋設した構造のものであった。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の技術では以下のような課題があっ
た。

すなわち、マイカ発熱体の場合は、発熱線がマイカに包
埋された形になっているため、高温の輻射を得るために
はマイカ板表面の温度を高温にする必要がある。このた
めに発熱線の温度を高くする必要がある。このような高
温発熱体としてニッケルクロム系発熱線や鉄クロム系発
熱線が一般家庭機器に用いられている。このうち鉄クロ
ム系発熱線は１２００°Ｃで約１０００時間の寿命を有
するが、マイカ発熱体の場合、マイカと発熱線との接触
が悪くなると、熱伝導が低下し、その部分が高温となり
発熱線が溶断されやすくなる。したがって実用的には線
温度は１０００〜１１００°Ｃになるように設計される
。この時、マイカ板の表面温度は５００〜６００°Ｃに
しかならない。したがって機器としては５００〜６００
℃の熱源からの輻射を利用することになり、調理または
暖房に有利な７００〜８００℃の熱源の輻射を利用する
ことは困難であった。また、輻射が発熱線より直接得ら
れるのでなく、マイカ板または機械的補強等のために設
けられた鋼板より行なわれるため、これ等の輻射面が加
熱されるまでに時間を要し速熱性が得られなかった。こ
のようなことは、ニッケルクロム系発熱線でも同様であ
った。

また、アルミナ・シリカ繊維等からなるブロックに発熱
線の一部を埋設した発熱体の場合は、前記ブロックの機
械的強度が低く、通電により発熱体とブロックとの間に
急激な温度差が生ずるとブロックに亀裂が生し発熱線の
保持が困難となる場合があった。また、機械的強度を増
すために厚みを厚くすると熱容量が大きくなり、かつ、
発熱線の相当部分がブロックに埋設されているため、熱
がブロックに奪われ、発熱線温度を高温、例えば８００
℃にするには相当の時間を要した。

前記課題を解決するために、面状発熱体ｌとして、第４
図に示すように発熱体２、例えば鉄・クロム系鋼板を蛇
行状に打抜き、これを保持材３に固定し、この発熱体か
らの直接輻射により被加熱物を加熱する構成が検討され
た。しかし、この構成においても後述の課題があった。

すなわち、発熱体は電源の入り・切りによる発熱・冷却
の熱刺激により第５図に示すようにたわみが発生する。

このたわみは−回発生すると、その箇所にたわみが集中
したわみ量がだんだん大きくなり、時には１０ｗ以上に
なる場合がある。すると、発熱体と他の構成物とが接触
し短絡事故の原因となる。第５図（ａ）は発熱体が正常
の場合、同図（ロ）はたわみが発生し、さらに同図（Ｃ
）のようにたわみが大きくなった場合を示す。

本発明は前記課題を解決するもので、大きなたわみが生
ぜず、しかも、短時間に高温になる面状発熱体を提供す
るものである。

課題を解決するための手段 本発明は前記課題を解決するために、帯状金属発熱体と
同一平面上に複数筒の凸部を設けた構成とするか、また
はこの凸部を折りまげだ構成とした帯状金属発熱体を用
いるものである。

作用 本発明は前記構成により課題を解決することができる。

すなわち、本発明では金属発熱体の一部に凸部が設けら
れるか、またはさらにこの凸部は折り曲げられているた
め、熱膨張・熱収縮の熱刺激が加わっても、この白部分
はほとんど変形しない。したがって、熱刺激により変形
する部分は少なくなり、しかも設計により凸部を数箇所
に分散させることにより変形する部分を分割することが
できるため、大きなたわみができないようにすることが
できる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。第１図において、面状発熱体１は発熱体２を蛇行状
に配することにより得られる。この面状発熱体１を保持
材３に取付は固定することにより加熱源として、調理器
や暖房器に組込まれス 面状発熱体１は金属からなる発熱体２を面状に配置する
ことにより得られる。すなわち、鉄・クロム・アルミ系
、ステンレス系または、ニッケル・クロム系の発熱体を
蛇行状にプレスにより打抜くか、前記発熱体の帯状体を
折り曲げることにより面状発′熱体１とすることができ
る。また、発熱体２はそのまま用いられるか、耐食性ま
たは輻射効率を良くするために無機塗膜を設けるかして
用いられる。

本発明の特徴は前記面状発熱体１を構成する発熱体２に
第１図に示すような凸部４を複数箇所に設けることであ
る。第２図は第１図の一部拡大図であり、凸部４の設は
方を示したものである。第２図ａは矩形状の凸部４を（
ｂ）は山形状の凸部４を帯状発熱体２の両側に配したも
のであり、（Ｃ１は凸部４を片側に設けたものである。

第２図（ａ）に示すように、凸部４を有する部分の断面
ｘ−ｘ’線部分と凸部４のない部分の断面Ｙ−Ｙ’線部
分を比較すると、前者の方が断面積は大きくなる。した
がって、この部分の抵抗は小さいため、同一の電流値に
対しては凸部を有する部分は無い部分より温度上昇値は
低くなる。凸部の先端にいくにしたがい導電路が長くな
り抵抗が増大するため、その部分への電流は流れにくく
なり温度上昇はあまりしないようになる。発熱体２の表
面温度を８００℃に設計した場合、前述の理由により、
凸部４のない部分の発熱体２０表面温度は８００°Ｃに
なるが、凸部４の有る部分は８００°Ｃに到達せず温度
の違いによる赤熱の濃淡が生ずる。この赤熱の濃淡の度
合いを小さくするには、第２図（ｄ）に示すように発熱
体２の内部を打抜き空洞とし、凸部４を有する部分の断
面積が凸部４を有しない部分の断面積に近くなるように
するとよい。凸部の大きさは、凸部４を有する部分の断
面積が凸部４のない部分の断面積よりも１０％以上大き
い断面積になるように定めるとよい。１０％より小さい
と、両者の温度差があまり変わらず温度差に起因する機
械的強度もほとんど変わらない、また、巾の増大による
たわみに対する抵抗もあまり増大せず、発熱体のたわみ
防止効果はほとんどない。１０％以上になると発熱体の
たわみに対する抵抗が増加してくる。断面積比が大きく
なればなる程、この抵抗は増加するが、実用的には２０
０％（すなわち２倍）もあれば充分である。断面積が２
００％位大きくなると、凸部の先端温度は断面積Ｙ−Ｙ
’部分の温度より相当低い。がっ、たわみに対する中増
大の効果もあられれ、凸部４部分ではほとんどたわまな
いようになる。したがって、たわみは凸部間でほとんど
生ずるが、凸部間の長さがあまり長（ないと、その部分
にたわみが生じても、そこにたわみが集中することがな
くなるため、たわみが大きくなり短絡事故などを起すこ
とがなくなる。

前述のように凸部４と凸部４との間隔は大きなたわみが
生じないように設計すればよく、それは使用状態で定め
たらよい。

さらに、たわみを少なくするためには、前記凸部４を折
りまげるとよい、すなわち、第２図の点線部分を折りま
げる。第３図（ａ）は第２図（ａ）のパターンの点線部
分を折り曲げた場合を示す。折りまげた部分は曲げ（た
わみ）に対する抵抗が大きくほとんど変形しない。第３
図（ｂ）は発熱・冷熱サイクルが繰り返えされた後のた
わみの模様を示したものである。凸部４を折り曲げない
場合と同様の理由により、たわみによる変形は少ない。

以下、本発明の具体例について述べる。

実施例１ 鉄・クロム・アルミ系の０．０５ｍｍの鋼板を第１図の
ごとく蛇行状にかつ凸部を有するように打抜き、面状発
熱体としてセラミック基板に取り付けた。

この面状発熱体は２ｍで巾は６■である。凸部として第
２図ａに示すごとく矩形状とし帯状体の両側に同一平面
状に交互に設けた構成とした。この凸部は巾５腸で凸部
のない部分の断面積に対して２００％の断面積とした。

凸部間の中心距離は２０閣である。この構成で実使用設
計温度８００″Ｃと室温との間で冷熱サイクル試験を行
なったところ、１００サイクル後に約１ｌＩ１１のたれ
がみられた。凸部のない場合の前記試験では約４ｍａ＋
のたれがみられるのに比し大巾に改善されているのがわ
かる。また、この設計で７００°Ｃに達するまでの時間
は約１分３０秒であり、３分後には完全に８００°Ｃに
達した。

実施例２ 実施例１における面状発熱体の凸部を第３図（ａ）のよ
うに帯状体に対してほぼ直角に折りまげζ用いた。実施
例１と同一の試験を行なったところ１００サイクル後に
おけるたわみは１鵬以下であった。

また、昇温速度も実施例１の場合と同様であった。

発明の効果 以上のように本発明の面状発熱体によれば次の効果が得
られる。

すなわち、本発明の面状発熱体は帯状発熱体の複数箇所
に凸部がもうけられているか、あるいは前記凸部が折り
曲げられているがする構成となっているため、使用時の
電源の入り・切りによる高温と室温との冷熱サイクル負
荷が加わってもほとんど発熱体がたわまない。したがっ
て、発熱体と他の構成物との接触による短絡事故や発熱
体の変形に伴なう寿命の短絡などを防くことができる。

また、本発明では発熱体が直接輻射体となっているので
、温度上昇がはやく、短時間で高温となリ、被加熱物を
高温輻射で加熱できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の面状発熱体の平面図、第２
図（ａ）［有］）（Ｃ）（ｄ）はそれぞれ同面状発熱体
の凸部の形状を示す要部平面図、第３図（ａ）（ト））
はそれぞれ同面状発熱体の凸部を折りまげだ場合および
冷熱サイクル後のたわみを示す側面図、第４図は従来の
面状発熱体の平面図、第５図（ａ）（ｂ）（Ｃ）は従来
の電源の入り切りによるたわみの発生を示す斜視図であ
る。 １・・・・・・面状発熱体、２・・・・・・発熱体、４
・・・・・・凸部。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第１ 図 ２図 第 図 １−一　ロロ　１プ（発　タＰシ　イ１＼Ｚ−“−発横
一体 ４−凸部 ？ ど

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一平面状に複数箇の凸部が設けられている帯状
   金属発熱体からなる面状発熱体。
2. （２）同一平面状に複数箇の凸部が設けられ、この凸部
   が折りまげられている帯状金属発熱体からなる面状発熱
   体。
3. （３）凸部を有する部分の断面積が凸部の無い部分の断
   面積よりも１０％以上大きい断面積を有する特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の面状発熱体。