JPH0955285A - 面状発熱体及び温風発生用ヒーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発熱体の一部分のみが温度変化しても素早く均
熱化を図ることができる面状発熱体を提供する。 【解決手段】耐熱絶縁性基板２上に、１対の電極４を形
成し、この電極対を電気的に並列につなぐ複数の皮膜状
抵抗発熱体３を形成する。皮膜状抵抗発熱体３は、その
抵抗値を温度の変化と同方向に変化させる正の電気抵抗
-温度特性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面状発熱体及び温
風発生用ヒーターに関するものである。更に詳しくは、
家庭用の調理器，暖房機等に加熱ヒーターとして使用さ
れる面状発熱体及び、温風暖房器等に使用される温風発
生用ヒーターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、家庭用の調理器や暖房機等には、
加熱ヒーターとして主にニクロム線ヒーターやシーズヒ
ーターが使用されている。これらの加熱ヒーターを、例
えば調理用ホットプレートや暖房用パネルヒーターに用
いる場合には、比較的広い面積を一様に加熱する必要が
ある。このため、上記加熱ヒーターとは別に熱伝導性の
良いアルミニューム板等の均熱板が併用されている。均
熱板によって加熱面積を広げことはできるが、均熱板を
用いる方式には、エネルギー効率が低い、立ち上がり温
度の昇温スピードが遅い、均熱化が悪い等の欠点があ
る。これらの問題を解決するために、特開昭５７−１０
７５８３号，特開平３−１０８２９４号等には、印刷等
により絶縁性基板上に抵抗発熱体を一体的に形成して成
る面状発熱体が提案されている。

【０００３】また、前記ニクロム線ヒーターは、温風発
生用ヒーターとして使用されることもあるが、暖房用と
しては高電力で使用されるため、ニクロム線ヒーター自
体が赤熱するといった危険性がある。このため、最近の
温風発生用ヒーターでは、ＰＴＣ(Positive Temperatur
e Coefficient)特性(即ち、正の電気抵抗-温度特性)を
有するセラミックヒーター板にコルゲート形状のアルミ
ニューム放熱体を張り付けて、ヒーター自体の温度を低
温に抑えるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５７−１０
７５８３号，特開平３−１０８２９４号等で提案されて
いる面状発熱体は、初期的な均熱化を図ったり抵抗発熱
体の部分的な欠落による機能停止を回避したりするには
有効であるが、発熱中の抵抗発熱体の一部が冷却された
とき(例えば、調理用ホットプレートの上に調理物等の
食材が載せられたとき等)、温度が低下した部分のみを
素早く昇温して均熱化することができないといった問題
がある。同様に、抵抗発熱体の一部の放熱が遮られたと
き(例えば、輻射暖房機や自然対流式暖房機の放熱部に
物が置かれたとき)、抵抗発熱体の一部に異常加熱が生
じる等の問題がある。

【０００５】一方、上述の温風発生用ヒーターには、前
記アルミニューム放熱体による送風時の圧損が大きいた
め、簡単なプロペラファンでは適正な風量で送風を行う
のが難しいといった問題がある。また、送風時の位置的
・時間的な風量バランスが崩れたりすると、送風温度が
変化して適正な温度の温風が得られなくなるといった問
題もある。

【０００６】本発明は、これらの点に鑑みてなされたも
のであって、発熱体の一部分のみが温度変化しても素早
く均熱化を図ることができる面状発熱体を提供すること
を目的とする。また、適正な風量・温度の温風を容易に
得ることができる温風発生用ヒーターを提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明の面状発熱体は、耐熱絶縁性基板上に電
極対と該電極対を電気的に並列につなぐ複数の皮膜状抵
抗発熱体とを形成して成る面状発熱体であって、前記皮
膜状抵抗発熱体がその抵抗値を温度の変化と同方向に変
化させる正の電気抵抗-温度特性を有することを特徴と
する。

【０００８】第１の発明の構成によると、面状発熱体の
一部分の温度が変化しても、以下に説明するように各皮
膜状抵抗発熱体の作用によって自己温度制御が行われ
る。例えば、電極対に電圧が印加されて皮膜状抵抗発熱
体や耐熱絶縁性基板が発熱した状態において、耐熱絶縁
性基板の一部が冷却されることによりその部分の温度が
低下すると、その耐熱絶縁性基板の温度が低下した部分
に形成されている皮膜状抵抗発熱体の温度も低下する。
このように皮膜状抵抗発熱体の一部の温度が低下する場
合としては、例えば、調理用ホットプレートに食材を載
せた場合が挙げられる。

【０００９】皮膜状抵抗発熱体はその抵抗値を温度の変
化と同方向に変化させる正の電気抵抗-温度特性を有す
るので、上記温度が低下した部分の皮膜状抵抗発熱体の
抵抗値も低下する。その結果、複数の皮膜状抵抗発熱体
のうち、温度が低下した皮膜状抵抗発熱体には、その他
の皮膜状抵抗発熱体よりも多く電流が流れることにな
る。従って、冷却されたことによって多くの熱が必要と
される部分に電力(つまり、発熱量)が選択的に集中する
ことになり、その結果、その部分に発熱量が早く補充さ
れて昇温が速められることになる。

【００１０】逆に、耐熱絶縁性基板の一部のみ温度が上
昇すると、皮膜状抵抗発熱体は上記と全く逆に作用す
る。更に詳しく説明する。例えば、電極対に電圧が印加
されて皮膜状抵抗発熱体や耐熱絶縁性基板が発熱した状
態において、耐熱絶縁性基板の一部が過度に発熱するこ
とによりその部分の温度が上昇すると、その耐熱絶縁性
基板の温度が上昇した部分に形成されている皮膜状抵抗
発熱体の温度も上昇する。このように皮膜状抵抗発熱体
の一部の温度が上昇する場合としては、例えば、暖房用
パネルヒーターの一部がタオル等の物体によって放熱を
遮られた場合が挙げられる。

【００１１】皮膜状抵抗発熱体はその抵抗値を温度の変
化と同方向に変化させる正の電気抵抗-温度特性を有す
るので、温度が上昇した部分の皮膜状抵抗発熱体の抵抗
値も上昇する。その結果、複数の皮膜状抵抗発熱体のう
ち、温度が上昇した皮膜状抵抗発熱体には、その他の皮
膜状抵抗発熱体よりも少なく電流が流れることになる。
従って、過度の発熱を抑えることが必要とされる部分の
電力は選択的に抑えられ、その結果、その部分に発熱量
が補充されにくくなって、部分的な異常加熱が抑えられ
ることになる。

【００１２】第２の発明の面状発熱体は、前記第１の発
明の構成において、前記電極対及び皮膜状抵抗発熱体か
ら成る複数の発熱体群を、電気的に並列になるように前
記耐熱絶縁性基板上に形成したことを特徴とする。

【００１３】第２の発明の構成によると、皮膜状抵抗発
熱体は発熱体群単位で複数に細分化され、かつ、発熱体
群は電気的に並列になっているので、例えば、加熱する
面が正方形に近い形状を成している場合でも電極間距離
をできるだけ短くすることが可能になり、選択的に熱量
を集中させる確度が向上する。

【００１４】第３の発明の面状発熱体は、前記第１，第
２の発明の構成において、前記耐熱絶縁性基板として赤
外線透過性を有する基板を用い、該基板の一方の面に前
記電極対及び皮膜状抵抗発熱体を形成し、他方の面にフ
ッ素樹脂皮膜を形成したことを特徴とする。

【００１５】皮膜状抵抗発熱体からの熱は、熱伝導によ
って耐熱絶縁性基板のフッ素樹脂皮膜側面に伝わると同
時に、赤外線(即ち、熱線)として直接耐熱絶縁性基板の
フッ素樹脂皮膜側面に伝わる。上記のように耐熱絶縁性
基板は赤外線透過性を有しているので、皮膜状抵抗発熱
体から放射された赤外線は、耐熱絶縁性基板のフッ素樹
脂皮膜側の面に容易に到達する。そして、耐熱絶縁性基
板を高い効率で透過した赤外線はフッ素樹脂皮膜に入射
するため、フッ素樹脂皮膜は赤外線を効率良く吸収する
ことになる。また、この面状発熱体を調理用プレート等
に利用すれば、フッ素樹脂皮膜によって食材に対する離
型性が良くなる。

【００１６】第４の発明の温風発生用ヒーターは、前記
第１，第２の発明に係る面状発熱体を複数枚用いてルー
バー状に並べ、かつ、電気的に並列につないだことを特
徴とする。

【００１７】第４の発明の構成によると、面状発熱体は
ルーバー状に並べられているので送風時の圧損が小さ
く、このため圧損による風量減少も少ない。また、面状
発熱体をルーバー状に並べただけの簡単な構成なので、
面状発熱体の形状，枚数，間隔等を変化させることによ
って、必要とされる電力，熱量，風量，温風温度，送風
ファンの特性等に低コストで、かつ、容易に合わせるこ
とができる。

【００１８】さらに、前記皮膜状抵抗発熱体を備えた面
状発熱体は電気的に並列につながれているため、送風時
の位置的又は時間的な風量バランスが崩れても、各面状
発熱体の加熱バランスによって送風温度は自己回復する
結果、温度変化は抑えられる。つまり、それぞれの皮膜
状抵抗発熱体について、何らかの原因で温度低下した場
合には抵抗値が低下して電流が多く流れる結果、消費電
力が増大して温度低下が抑えられ、逆に、何らかの原因
で温度上昇した場合には抵抗値が上昇して電流が流れに
くくなる結果、消費電力が減少して温度上昇が抑えられ
ることになる。

【００１９】第５の発明の温風発生用ヒーターは、前記
第４の発明の構成において、前記ルーバー状に並べられ
た面状発熱体の最表面に吸着材及び酸化触媒を無機系バ
インダーで皮膜形成することにより脱臭機能を持たせた
ことを特徴とする。この発明の構成によると、吸着材は
常温時に臭い成分を吸着することにより脱臭効果を発揮
し、酸化触媒は加熱時に臭い成分を酸化分解することに
より脱臭効果を発揮し、さらに酸化触媒は吸着材が吸着
した臭い成分をも酸化分解する。

【００２０】第６の発明の温風発生用ヒーターは、前記
第４，第５の発明の構成において、前記ルーバー状に並
べられた面状発熱体を可動に設けることにより整流機能
を持たせたことを特徴とする。この発明の構成による
と、面状発熱体は可動であるため、面状発熱体を動かす
ことによって、その動かした状態に応じて温風の流れを
変化させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した面状発熱
体及び温風発生用ヒーターを図面を参照しつつ説明す
る。なお、実施形態相互で同一の部分や相当する部分に
は同一の符号を付して重複説明を省略する。

【００２２】《暖房器用の面状発熱体１(図１〜図３)》
図１〜図３は、いずれも本発明を実施した暖房機用の面
状発熱体１の平面図である。耐熱絶縁性基板２はリチア
系結晶化ガラスセラミックスから成っており、この耐熱
絶縁性基板２上には、対向する１対の銀(Ag)系の電極４
と、複数の皮膜状抵抗発熱体３とが、いずれも印刷等に
よって皮膜状に形成されている。皮膜状抵抗発熱体３が
１対の電極４を電気的に並列につないだ構成となってい
るが、この構成は皮膜状抵抗発熱体３の端部上に電極４
を一部重ねるようにして形成することによって得られ
る。また、上記皮膜状抵抗発熱体３は、その抵抗値を温
度の変化と同方向に変化させる正の電気抵抗-温度特性
(正特性の電気抵抗-温度係数)ＴＣＲを有している。

【００２３】皮膜状抵抗発熱体３の印刷パターンについ
ては、図１〜図３に示すものはその一例にすぎない。従
って、図１に示すように互いに平行な直線状を成すもの
や、図２，図３に示すようにジグザグ状を成すものに限
らず、使用する面状発熱体１の性能に応じた他の種類の
ものを用いていもよい。また、１本の皮膜状抵抗発熱体
３の幅，厚み，長さは、使用する面状発熱体１の種類に
応じた面抵抗に合わせて決定される。

【００２４】〈面状発熱体１の作製方法〉まず、ニッケ
ル，銀，酸化錫等の導電材(例えば、粒子状導電材)と、
硼珪酸ガラスフリット等のガラスフリットと、セルロー
ス樹脂，アクリル樹脂，テレピネオール(terpineol)等
とを混合して、ペースト化する。そして、得られた導電
材ペーストを耐熱絶縁性基板２の表面にスクリーン印刷
する。１００℃で３０分程度乾燥させた後、９００℃で
１０分間焼成すると、面状発熱体１が得られる。なお、
導電材として銀，酸化錫等の高温で酸化しにくい材料を
用いる場合には大気中で焼成を行ってもよいが、ニッケ
ル等の高温で酸化しやすい導電材を用いる場合には窒素
雰囲気中で焼成を行うのが好ましい。

【００２５】皮膜状抵抗発熱体３の耐摩耗性や通電安定
性を向上させるため、耐熱絶縁性基板２の皮膜状抵抗発
熱体３側の最表面に、皮膜状抵抗発熱体３を被うように
オーバーコートを形成することが好ましい。オーバーコ
ートに用いる材料は、皮膜状抵抗発熱体３の作製に用い
たものと同じ種類のガラスフリットであってもよい。

【００２６】《輻射・自然対流式の暖房器１０(図５，
図６)》図５は輻射と自然対流を利用した暖房機１０の
概略構造を示す斜視図であり、図６は暖房機１０の縦断
面図である。暖房機本体５の中には前述の面状発熱体１
と反射板６が設置されており、暖房機本体５の上面，正
面，底面には、やけど防止のために格子状の上面ガード
７，正面ガード８及び底面ガード９がそれぞれ取り付け
られている。

【００２７】面状発熱体１から放射された赤外線(輻射
熱)Ｈ１は、暖房機１０の正面方向に輻射される。同時
に、暖房機本体５内では煙突効果によって自然対流が生
じる。この自然対流によって室内の空気(冷風)Ｈ２が暖
房機本体底部の底面ガード９から吸い込まれて加熱され
る。加熱された空気(温風)Ｈ３が暖房機本体上部の上面
ガード７を通り抜けて上昇する。

【００２８】底面ガード９にホコリ等がたまっている
と、これよって上記自然対流が遮られる。自然対流が遮
られると面状発熱体１の温度が上昇し、その結果、皮膜
状抵抗発熱体３の温度が上昇することになる。皮膜状抵
抗発熱体３は正の電気抵抗-温度特性を有しているの
で、その抵抗値が温度上昇に伴って増大し、その結果、
流れる電流が少なくなる。従って、自然に発熱量が抑制
されるように自己温度制御される結果、異常加熱が防止
される。

【００２９】また、正面ガード８の一部分にタオルが掛
けられたり物が置かれたりして輻射が遮られた場合、耐
熱絶縁性基板２及び皮膜状抵抗発熱体３の温度は、その
放熱が遮られた部分のみについて上昇する。しかし、上
述したように皮膜状抵抗発熱体３は正の電気抵抗-温度
特性を有するので、温度が上昇した部分の皮膜状抵抗発
熱体３の抵抗値も上昇し、その結果、複数の皮膜状抵抗
発熱体３のうち、温度が上昇した皮膜状抵抗発熱体３に
は、その他の皮膜状抵抗発熱体３よりも少なく電流が流
れることになる。従って、過度の発熱を抑えることが必
要とされる部分の電力は選択的に抑えられ、その結果、
その部分に発熱量が補充されにくくなって、部分的な異
常加熱が抑えられることになる。

【００３０】このようにして面状発熱体１の一部分が過
度に温度上昇しても、素早く均熱化が図られるため極め
て安全であり、さらに、立ち上がり温度の昇温スピード
や初期的な均熱化も速く行うことができるため、使用し
やすいというメリットがある。

【００３１】《ホットプレート用の面状発熱体１１(図
７，図８)》図７，図８は、いずれも本発明を実施した
ホットプレート用の面状発熱体１１の底面図である。成
形プレート１２は、リチア系結晶化ガラスセラミックス
から成る耐熱絶縁性基板であり、調理用プレートとして
使用される。この成形プレート１２の底面上には、対向
する３対(図７)又は６対(図８)の銀(Ag)系の電極１４
と、複数の皮膜状抵抗発熱体１３とが、いずれも印刷等
によって皮膜状に形成されている。そして、皮膜状抵抗
発熱体１３は、前記皮膜状抵抗発熱体３と同様、その抵
抗値を温度の変化と同方向に変化させる正の電気抵抗-
温度特性ＴＣＲを有している。

【００３２】これらの面状発熱体１１では、皮膜状抵抗
発熱体１３が３対(図７)又は６対(図８)の電極１４を電
気的に並列につないでおり、そして、３対の電極１４及
び皮膜状抵抗発熱体１３から成る３群(図７)の発熱体群
１５、又は６対の電極１４及び皮膜状抵抗発熱体１３か
ら成る６群(図８)の発熱体群１５が、電気的に並列につ
ながれている。この構成は、皮膜状抵抗発熱体１３の端
部上に電極１４を一部重ねるようにして形成することに
よって得られる。

【００３３】図８に示す面状発熱体１１では、隣合う発
熱体群１５間に位置する電極１４が、それぞれ隣合う発
熱体群１５同士の共通電極になっている。これにより、
発熱に用いられない電極１４の面積をできるだけ小さく
することが可能になり、その結果、成形プレート１２の
温度分布の均一化を図ることが可能になる。

【００３４】面状発熱体１１は、前記面状発熱体１と同
様の方法で作製可能である。また、図７，図８中では図
示省略してあるが、皮膜状抵抗発熱体１３の耐摩耗性や
通電安定性を向上させるために、成形プレート１２の底
面には皮膜状抵抗発熱体１３を被う後記オーバーコート
２１(図１４)が形成されている。

【００３５】《調理用ホットプレート２０(図９，図１
４)》図９は、図８に示す面状発熱体１１から成る調理
用ホットプレート２０の断面図である。本体１６の上部
には、断熱材１７を介して前記面状発熱体１１が設置さ
れている。本体１６上には充電用の接点１８が設けられ
ており、面状発熱体１１の底面に形成されている皮膜状
の前記電極１４に接点１８が接するようになっている。
また、面状発熱体１１の上面(つまり、成形プレート１
２の発熱面)は、図９に示すように食材１９を載せて、
これを加熱することができるようになっている。また、
図１４は、調理用ホットプレート２０の縦断面図であ
る。先に述べたように、成形プレート１２の底面上に
は、皮膜状抵抗発熱体１３を保護するためのオーバーコ
ート２１が、皮膜状抵抗発熱体１３を覆うようにして形
成されている。

【００３６】電極１４に電圧が印加されて皮膜状抵抗発
熱体１３や成形プレート１２が発熱した状態において、
成形プレート１２上に食材１９を載せると、成形プレー
ト１２の一部が冷却されることによりその部分の温度が
低下する。その成形プレート１２の温度が低下した部分
に形成されている皮膜状抵抗発熱体１３の温度も低下す
ることになるが、皮膜状抵抗発熱体１３は前記正の電気
抵抗-温度特性を有するので、上記温度が低下した部分
の皮膜状抵抗発熱体１３の抵抗値も低下する。

【００３７】その結果、複数の皮膜状抵抗発熱体１３の
うち、温度が低下した皮膜状抵抗発熱体１３には、その
他の皮膜状抵抗発熱体１３よりも多く電流が流れること
になる。従って、食材１９で冷却されたことによって多
くの熱が必要とされる部分に電力(つまり、発熱量)が選
択的に集中することになり、その結果、その部分に発熱
量が早く補充されて昇温が速められることになる。

【００３８】このように面状発熱体１１の一部分のみが
温度変化しても、素早く均熱化が図られるため調理時間
を短縮することができ、さらに、立ち上がり温度の昇温
スピードや初期的な均熱化も速く行うことができるた
め、使用しやすいというメリットもある。

【００３９】また、上述したように皮膜状抵抗発熱体１
３が発熱体群単位で複数に細分化され、かつ、発熱体群
１５が電気的に並列になっているので、図７，図８に示
すように加熱する面が正方形に近い形状を成している場
合でも、電極間距離をできるだけ短くすることが可能に
なる。従って、選択的に熱量を集中させる確度が向上す
る。このため、より高いエネルギー効率で成形プレート
１２の上記均熱化を図ることができる。

【００４０】ところで、図１４に示すように、通電によ
り皮膜状抵抗発熱体１３から発生した熱は、伝導熱Ｈ４
として成形プレート１２を通ってその上面に伝わると同
時に、赤外線(即ち、熱線)Ｈ１として直接成形プレート
１２の上面に伝わる。成形プレート１２を構成している
リチア系結晶化ガラスセラミックスは、赤外線透過性を
有する材料であるため、成形プレート１２の赤外線透過
性によって皮膜状抵抗発熱体１３から放射された赤外線
Ｈ１は、成形プレート１２の上面に容易に到達する。従
って、成形プレート１２の底面と上面との間で高い熱応
答性が実現され、また、成形プレート１２上の食材１９
は赤外線Ｈ１によって効率良く加熱されることになる。

【００４１】《調理用ホットプレート２０ａ(図１５)》
図１５は、他の調理用ホットプレート２０ａの縦断面図
である。この調理用ホットプレート２０ａは、成形プレ
ート１２の上表面にフッ素樹脂皮膜２２が形成された面
状発熱体１１ａ等から成っており、その他は前記調理用
ホットプレート２０と同様に構成されている。

【００４２】成形プレート１２を高い効率で透過した赤
外線Ｈ１は、フッ素樹脂皮膜２２に入射するため、赤外
線Ｈ１はフッ素樹脂皮膜２２に効率良く吸収される。こ
のように成形プレート１２の赤外線透過性によって赤外
線Ｈ１がフッ素樹脂皮膜２２に効率良く吸収されるた
め、面状発熱体１１ａの加熱効率が向上するといった効
果が得られる。従って、フッ素樹脂皮膜２２上の食材１
６を効率良く加熱することができる。

【００４３】また、一般的にフッ素樹脂皮膜は離型性が
良好であるため、フッ素樹脂皮膜２２によって食材１９
に対する離型性が良くなり、食材１９のこびりつきが防
止される。このように食材１９に対する離型作用によっ
て食材１９のこびりつきが防止されるため、調理用ホッ
トプレート２０ａの清掃性が向上するといった効果が得
られる。

【００４４】《温風暖房機用の面状発熱体３１(図１
６)》図１６は、本発明を実施した温風暖房機用の長片
状の面状発熱体３１の平面図である。耐熱絶縁性基板３
２はリチア系結晶化ガラスセラミックスから成ってお
り、この耐熱絶縁性基板３２の両面には、対向する１対
の銀(Ag)系の電極３４と、４本の皮膜状抵抗発熱体３３
とが、いずれも印刷等によって皮膜状に形成されてい
る。皮膜状抵抗発熱体３３が１対の電極３４を電気的に
並列につないだ構成となっているが、この構成は皮膜状
抵抗発熱体３３の端部上に電極３４を一部重ねるように
して形成することによって得られる。

【００４５】上記皮膜状抵抗発熱体３３は、前記皮膜状
抵抗発熱体３と同様、その抵抗値を温度の変化と同方向
に変化させる正の電気抵抗-温度特性ＴＣＲを有してい
る。また、ここでは耐熱絶縁性基板３２の両面に、同様
の皮膜状抵抗発熱体３３及び電極３４を形成している
が、後述する温風用ヒーター４０の性能に応じて、これ
らを耐熱絶縁性基板３２の片面にのみ設けてもよい。

【００４６】面状発熱体３１は、前記面状発熱体１と同
様の方法で作製可能である。また、皮膜状抵抗発熱体３
３の耐摩耗性や通電安定性を向上させるため、皮膜状抵
抗発熱体３３を被うように耐熱絶縁性基板３２の最表面
にオーバーコートを形成することが好ましい。

【００４７】《温風暖房機用の温風発生用ヒーター４
０》図１７は、本発明を実施した温風発生用ヒーター４
０が用いられた温風暖房機５０の概略構造を示す縦断面
図である。温風暖房機５０は、本体３７の内部に前ガー
ド３６ａ，温風発生用ヒーター４０，プロペラ式の送風
ファン３５，後ろガード３６ｂ等を備えている。この温
風暖房機５０によれば、送風ファン３５によって後ろガ
ード３６ｂから吸い込まれた冷風Ｈ２は、温風発生用ヒ
ーター４０で熱交換され、前ガード３６ａから温風Ｈ３
となって吹き出されることになる。

【００４８】温風発生用ヒーター４０は、前記長片状の
面状発熱体３１を７枚用いて一定の間隔でルーバー状に
並べ、かつ、電気的に並列に接続した構成となってい
る。皮膜状抵抗発熱体３３は、先に述べたように正の電
気抵抗-温度特性を有しているので、送風温度が低いと
きには電力が上昇し、逆に室内の温度が上昇し送風温度
が高くなったときには電力が低下するように、自己温度
制御が行われる。

【００４９】次に、ルーバーを構成する面状発熱体３１
がそれぞれ長手方向を軸として回動する機構を説明す
る。図１８は、１枚の面状発熱体３１についての回動機
構の要部構造を断面的に示している。耐熱絶縁性基板３
２の両面に形成されている電極３４は、板バネ端子４１
で挟み込まれている。そして、この板バネ端子４１の中
央にはピン４３が立てられている。板バネ端子４１がこ
のピン４３を軸として回動しうるように、ピン４３は支
持板４２に軸支されている。

【００５０】図１９は、面状発熱体３１(図１８)の短辺
側側面方向から見た板バネ端子４１の回動動作を示して
いる。図１８に示されている上記回動機構は、すべての
面状発熱体３１について同様に構成されている。また、
支持板４２と同様の構造で板バネ端子４１に取り付けら
れているレバー４４によって、すべての板バネ端子４１
に同時に力が加わるようになっている。支持板４２を固
定したままレバー４４を上下に移動させると、同図
(Ａ)，(Ｂ)に示すように、板バネ端子４１はピン４３を
軸として回動する。板バネ端子４１は面状発熱体３１を
挟み込んでいるので、レバー４４を操作すれば、面状発
熱体３１をルーバーとしてその長手方向を軸に自在に回
動させることが可能である。

【００５１】上記レバー４４の上下操作によって面状発
熱体３１を一定の角度位置に回動セットすれば、温風発
生用ヒーター４０により加熱された温風を、水平方向
{図１９(Ａ)}，上方向，下方向{図１９(Ｂ)}等に、所望
の角度で自在に送風させることができる。温風暖房機５
０の使用者は、送風方向をコントロールして好きな方向
に温風を送ることができるため、この温風発生用ヒータ
ーは温風暖房機用として最適なヒーターといえる。

【００５２】また、温風発生用ヒーター４０の構成によ
ると、面状発熱体３１はルーバー状に並べられているの
で送風時の圧損が小さく、このため圧損による風量減少
も少ない。従って、効率良く温風を発生させることがで
き、なおかつ、適正な風量の温風を容易に得ることがで
きる。また、面状発熱体３１をルーバー状に並べただけ
の簡単な構成なので、面状発熱体３１の形状，枚数，間
隔等を変化させることによって、必要とされる電力，熱
量，風量，温風温度，送風ファン３５の特性等に低コス
ト、かつ、容易に合わせることができる。

【００５３】さらに、皮膜状抵抗発熱体３３を備えた面
状発熱体３１は電気的に並列につながれているため、送
風時の位置的又は時間的な風量バランスが崩れても、各
面状発熱体３１の加熱バランスによって送風温度は自己
回復する結果、温度変化は抑えられる。つまり、それぞ
れの皮膜状抵抗発熱体３３について、何らかの原因で温
度低下した場合には抵抗値が低下して電流が多く流れる
結果、消費電力が増大して温度低下が抑えられ、逆に、
何らかの原因で温度上昇した場合には抵抗値が上昇して
電流が流れにくくなる結果、消費電力が減少して温度上
昇が抑えられることになる。このように各面状発熱体３
１によって自己温度制御が行われるため、適正な温度の
温風を容易に得ることができる。

【００５４】《脱臭機能を有する温風暖房機用の面状発
熱体３１ａ(図２０)》図２０は、脱臭機能を有する長片
状の面状発熱体３１ａの縦断面図である。この面状発熱
体３１ａは、皮膜状抵抗発熱体３３の表面にガラスフリ
ットを主成分としたオーバーコート層４５が皮膜形成さ
れ、更に最表面に脱臭を目的とした触媒層４６が皮膜形
成されたものである。触媒層４６は、銅イオン交換ゼオ
ライト等の脱臭効果の高い吸着材，酸化マンガン系や貴
金属系の酸化触媒，シリカゾルやアルミナゾル等の無機
系バインダー等で構成されている。吸着材は常温時に臭
い成分を吸着することにより脱臭効果を発揮し、酸化触
媒は200℃以上の加熱時に臭い成分を酸化分解すること
により脱臭効果を発揮する。また、酸化触媒は、吸着材
が吸着した臭い成分を酸化分解する役目をも果たすこと
ができる。

【００５５】《面状発熱体３１ａの使用例》上記脱臭機
能を有する面状発熱体３１ａを用いて、図１７に示す前
記温風発生用ヒーター４０を構成し、かつ、温風暖房機
５０に適用した場合の使用例を説明する。

【００５６】暖房が必要でないときには、温風発生用ヒ
ーター４０には通電しないで、送風ファン３５のみを作
動させる。各種の臭いを含む空気は温風発生用ヒーター
４０を通るとき、面状発熱体３１ａの最表面に形成され
ている触媒層４６の吸着材と接触して吸着されることに
より脱臭される。一定の時間脱臭を続けると、吸着材が
破過し脱臭効果が落ちてくる。このとき、送風ファン３
５を停止し、温風発生用ヒーター４０に１〜２分間通電
を行い、面状発熱体３１ａの温度を約300℃まで上昇さ
せる。すると、吸着材に吸着された臭い成分は酸化触媒
により分解され、空気は無臭化されて吸着材から放出さ
れる。一方、吸着材は再び活性化して脱臭性能を回復す
る。

【００５７】暖房が必要なときには、温風発生用ヒータ
ー４０と送風ファン３５を同時に作動させる。このと
き、臭い成分を含む空気と共に、酸化触媒が面状発熱体
３１ａで加熱される。このため、酸化触媒に吸着されて
いる臭い成分は酸化無臭化(分解)され、送風中の臭い成
分は酸化触媒に接触して酸化脱臭(分解)されることにな
る。従って、前ガード３６ａから吹き出す温風Ｈ３は、
無臭化されたものとなる。

【００５８】上記のように、温風発生用ヒーター４０を
用いれば、温風暖房だけでなく、常温時でも暖房時でも
脱臭を行うことができる。従って、この温風発生用ヒー
ター４０が用いられた温風暖房機５０は、脱臭機を兼ね
た極めて有用な低コスト暖房機といえる。なお、前述し
た従来の温風発生用ヒーターでは、放熱体の材料にアル
ミニュームが用いられているため、これに脱臭用の触媒
層をコーティングしようとしても放熱体に触媒層が密着
しない。従って、従来の温風発生用ヒーターを用いて
も、温風発生と同時に作動する脱臭機能を暖房機に持た
せることはできないのである。

【００５９】

【実施例】以下、本発明を実施した面状発熱体及び温風
発生用ヒーターに関し、実施例，実験例等を挙げて更に
具体的に説明を行う。

【００６０】《皮膜状抵抗発熱体の電気抵抗-温度特性
ＴＣＲ(図４)》図４に、リチア系結晶化ガラスセラミッ
クスから成る耐熱絶縁性基板を使用したときの、各種導
電材から成る皮膜状抵抗発熱体の電気抵抗-温度特性Ｔ
ＣＲの一例をグラフ化して示す。なお、各皮膜状抵抗発
熱体の電気抵抗-温度特性ＴＣＲは、ニッケル(Ni)系皮
膜では0.65％／℃、銀(Ag)系皮膜では0.35％／℃、酸化
ルテニウム(RuO₂)系皮膜では-0.02％／℃、ニクロム線
では0.02％／℃である。

【００６１】《皮膜状抵抗発熱体用材料の配合比と面抵
抗との関係(表１)》また、皮膜状抵抗発熱体用の材料と
してニッケル(Ni)粒子(フレーク状粒子)とガラスフリッ
トを用いた場合を例に挙げて、これらの重量配合比と面
抵抗との関係を表１に示す。

【００６２】

【表１】

【００６３】《暖房器用の面状発熱体１(図２)》リチア
系結晶化ガラスセラミックスから成る耐熱絶縁性基板２
(幅500mm，高さ250mm，厚さ3mm)の表面に、２本の電極
４を220mm離して形成した。２本の電極４の間に、Ni系
皮膜(面抵抗：80mΩ／□)から成る皮膜状抵抗発熱体３
(１本の幅：2mm、長さ：1820mm)を、図２に示す印刷パ
ターンで１０本形成した。電極間抵抗は、7.3Ωとなっ
た。この電極４間に100Vの電圧を印加したとき、最初の
電流は13.7A(電力1370W)で、その後、面状発熱体１の温
度の上昇に合わせて電流値は徐々に低下し、数分後には
安定化した。このときの電流値は6A(電力600W)、表面平
均温度は約220〜230℃であった。

【００６４】《ホットプレート用の面状発熱体１１(図
８，図９)》リチア系結晶化ガラスセラミックスから成
る成形プレート１２(底面サイズ：縦300mm×横300mm×
厚さ5mm，発熱面積：260mm×260mm)の底表面に、一対の
電極１４間について６本の皮膜状抵抗発熱体１３(１本
の長さ：46mm，幅：1.5mm)が電気的に並列になり、か
つ、６対の電極１４が電気的に並列になるように、印刷
パターンを形成した。電極間抵抗は、8.3Ωとなった。
皮膜状抵抗発熱体１３用の導電材として、銀と酸化錫粒
子の混合物を用いた。膜厚が15μｍのとき、面抵抗は0.
58Ω／□，電気抵抗-温度特性ＴＣＲは0.35％／℃であ
った。

【００６５】《抵抗値，電力及び成形プレート表面温度
の経時変化(図１０)》図１０に、電気抵抗-温度特性Ｔ
ＣＲが0.35％／℃の上記皮膜状抵抗発熱体１３が用いら
れた面状発熱体１１と、電気抵抗-温度特性ＴＣＲが０
％／℃の皮膜状抵抗発熱体が用いられた面状発熱体とに
ついて、時間経過に対する(Ａ)皮膜状抵抗発熱体１３の
抵抗値，(Ｂ)電力及び(Ｃ)成形プレート１２の表面温度
(以下「プレート温度」という。)の関係を示す。

【００６６】成形プレート１２に形成されている電極１
４間に100Vの電圧を印加したとき、約12A(電力1200W)の
電流が流れた。成形プレート１２の温度上昇に合わせて
電流値は減少し、約6A(電力600W)で安定した。このとき
のプレート温度は、平均して約250℃であった。この安
定したプレート温度の状態で、成形プレート１２の表面
全体に肉等の食材１９を載置したところ(ｈ１)、プレー
ト温度は約120℃まで下がり、電流値が約9A(電力約900
W)まで上昇した。その後、プレート温度の上昇に合わせ
て電流値は減少した。また、プレート温度が250℃で安
定している状態で、成形プレート１２の表面の一部分に
肉等の食材１９を載置したところ(ｈ２)、電流値は約7.
5A(電力750W)まで上昇した。

【００６７】図１０から、最初に電圧を印加した直後は
プレート温度が低いため大きな電力が消費されてプレー
ト温度の上昇が促進されるが、プレート温度が上昇する
と自動的に消費電力が抑えられることが分かる。つま
り、この面状発熱体１１を備えた調理用ホットプレート
２０を用いれば、調理を速やかに開始することができる
のである。

【００６８】また、図１０から、成形プレート１２の表
面に食材１９を載置したとき、プレート温度の低下(即
ち、皮膜状抵抗発熱体１３の温度の低下)によって、皮
膜状抵抗発熱体１３の抵抗値が下がり、電力が自動的に
上昇してプレート温度の上昇が促進されることが分か
る。このときの電力上昇は、プレート温度の低下した部
分に形成されている皮膜状抵抗発熱体１３の電力が、他
の皮膜状抵抗発熱体１３に比べて集中的に上昇すること
によるものである。このように各皮膜状抵抗発熱体１３
の自己温度制御性によって、調理が容易になり、かつ、
調理時間が短縮される。

【００６９】《ホットプレート用の皮膜状抵抗発熱体１
３の回路構成(図１１)》図１１に、皮膜状抵抗発熱体１
３(図８)の電気回路構成を簡略的に示す。プレート温度
が250℃で安定しているときには、皮膜状抵抗発熱体１
３ａ〜１３ｍのそれぞれの抵抗値は約600Ω、電力は16.
7Wであった。

【００７０】図１１の回路図を用いて、成形プレート１
２の表面の一部分に食材１９が置かれて、皮膜状抵抗発
熱体１３の一部分が温度低下して抵抗値が下がったとき
の電力変化を説明する。例えば、皮膜状抵抗発熱体１３
ａ〜１３ｄの温度が100℃まで下がると、皮膜状抵抗発
熱体１３ａ〜１３ｄのそれぞれについて、抵抗値は390
Ω，電力は25.6Wとなる。このように、他の皮膜状抵抗
発熱体１２ｅ〜１２ｍでの電力16.7Wよりも電力密度が
大幅にアップするため、プレート温度上昇が促進されて
食材１９に適した温度への復帰が速くなる。

【００７１】《成形プレート１２の波長-赤外線透過率
特性》図１２は、リチア系白色結晶化ガラスセラミック
スの波長-赤外線透過率を示すグラフであり、図１３
は、リチア系透明結晶化ガラスセラミックスの波長-赤
外線透過率を示すグラフである。いずれのリチア系結晶
化ガラスセラミックスも赤外線を透過しているが、特
に、リチア系透明ガラスセラミックスは赤外線を良く透
過することが分かる。

【００７２】《温風暖房機用の面状発熱体３１》長片状
の面状発熱体３１(耐熱絶縁性基板３２の寸法：長さ170
mm，幅40mm，厚さ3mm；発熱部の寸法：長さ150mm，幅30
mm)において、１対の電極３４間に100Vの電圧を印加し
たとき70Wの電力が出るように、耐熱絶縁性基板３２の
両面に皮膜状抵抗発熱体３３を形成した。送風量1m³／m
in，トータル電力約1000Wで、温度約80℃の温風を発生
することができた。このときの面状発熱体３１の表面温
度は約300℃であった。

【００７３】《温風暖房機５０の脱臭効果》触媒層が形
成された長片状の面状発熱体３１ａ(図２０)を備えた温
風暖房機(図１７)を使用して酢酸ガスの脱臭を行ったと
きの酢酸臭のワンパス除去率を測定した。図２１に、そ
の測定結果をＳＶ(space velocity)値-除去率のグラフ
で示す。常温時も加温時も同様の結果が得られた。な
お、除去率及びＳＶ値は、以下に示す式(1)，(2)で定義
するものとする。 [除去率]＝([原ガス濃度]−[吹き出し口での濃度])／[原ガス濃度] ……(1) [ＳＶ値]＝[１時間当りの送風量]／[温風発生用ヒーターの体積] ……(2)

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように第１〜第３の発明に
よれば、皮膜状抵抗発熱体が有している正の電気抵抗-
温度特性によって自己温度制御が行われるため、発熱体
の一部分のみが温度変化しても素早く均熱化を図ること
ができる。さらに、立ち上がり温度の昇温スピードや初
期的な均熱化も速く行うことができる。従って、安全
性，使用性に優れた面状発熱体を実現することができ
る。

【００７５】第２の発明によれば、電気的に並列につな
がった複数の発熱体群によって、選択的に熱量を集中さ
せる確度が向上するため、より高いエネルギー効率で上
記均熱化を図ることができる。

【００７６】第３の発明によれば、耐熱絶縁性基板が赤
外線透過性を有しているため、耐熱絶縁性基板の一方の
面と他方の面との間で高い熱応答性を実現することがで
きる。しかも、赤外線はフッ素樹脂皮膜に効率良く吸収
されるため、面状発熱体の加熱効率が向上するといった
効果もある。特に調理用プレートに適用した場合、フッ
素樹脂皮膜が食材のこびりつきを防止するため、その食
材に対する離型作用によって調理用プレートの清掃性が
向上するといった効果もある。

【００７７】第４〜第６の発明によれば、電気的に並列
につながった面状発熱体によって上記自己温度制御が行
われるため、適正な温度の温風を容易に得ることができ
る。また、ルーバー状に並べられた面状発熱体によって
圧損が小さく抑えられるため、効率良く温風を発生させ
ることができ、なおかつ、適正な風量の温風を容易に得
ることができる。しかも、構成が簡単なので低コストで
の実現が可能である。

【００７８】第５の発明に係る温風発生用ヒーターによ
れば、面状発熱体の最表面に形成された吸着材と酸化触
媒との組み合わせによって、温風暖房だけでなく、常温
時でも暖房時でも脱臭を行うことができる。従って、脱
臭機を兼ねた極めて有用な低コスト温風暖房機を実現す
ることができる。

【００７９】第６の発明によれば、使用者が送風方向を
コントロールして好きな方向に温風を送ることができ
る。従って、本発明に係る温風発生用ヒーターは、温風
暖房機用のヒーターとして最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した暖房機用の面状発熱体を示す
平面図。

【図２】本発明を実施した暖房機用の他の面状発熱体を
示す平面図。

【図３】本発明を実施した暖房機用の他の面状発熱体を
示す平面図。

【図４】各種導電材を用いて得られた皮膜状抵抗発熱体
の電気抵抗-温度特性を示すグラフ。

【図５】本発明を実施した面状発熱体から成る輻射・自
然対流式の暖房器を示す斜視図。

【図６】図５に示す暖房機の縦断面図。

【図７】本発明を実施した調理機用の面状発熱体を示す
底面図。

【図８】本発明を実施した他の調理機用の面状発熱体を
示す底面図。

【図９】図８に示す面状発熱体から成る調理用ホットプ
レートを示す断面図。

【図１０】図８に示す面状発熱体における時間経過に対
する抵抗値，電力及びプレート温度の関係を示すグラ
フ。

【図１１】図８に示す皮膜状抵抗発熱体の電気回路構成
を簡略的に示す回路図。

【図１２】リチア系白色結晶化ガラスセラミックスの波
長-赤外線透過率を示すグラフ。

【図１３】リチア系透明結晶化ガラスセラミックスの波
長-赤外線透過率を示すグラフ。

【図１４】図８に示す面状発熱体の要部断面図。

【図１５】成形プレート表面にフッ素樹脂皮膜が形成さ
れた面状発熱体の要部断面図。

【図１６】本発明を実施した温風暖房機用の面状発熱体
を示す平面図。

【図１７】図１６に示す面状発熱体から成る温風発生用
ヒーターを備えた温風暖房機の概略構造を示す縦断面
図。

【図１８】図１７中の温風発生用ヒーターに用いられて
いる面状発熱体の回動機構の要部構造を示す縦断面図。

【図１９】図１８に示す面状発熱体の短辺側側面方向か
ら見た板バネ端子の回動動作を示す図。

【図２０】脱臭機能を有する温風暖房機用の面状発熱体
を示す縦断面図。

【図２１】図２０の面状発熱体から成る温風暖房機の酢
酸ガスに対する脱臭効果(ＳＶ値-除去率)を示すグラ
フ。

【符号の説明】

１ 面状発熱体 ２ 耐熱絶縁性基板 ３ 皮膜状抵抗発熱体 ４ 電極 １０ 暖房機 １１ 面状発熱体 １１ａ 面状発熱体 １２ 成形プレート １３ 皮膜状抵抗発熱体 １４ 電極 １５ 発熱体群 ２０ 調理用ホットプレート ２０ａ 調理用ホットプレート ２１ オーバーコート ２２ フッ素樹脂皮膜 ３１ 面状発熱体 ３１ａ 面状発熱体 ３２ 耐熱絶縁性基板 ３３ 皮膜状抵抗発熱体 ３４ 電極 ４０ 温風発生用ヒーター ４５ オーバーコート層 ４６ 触媒層 ５０ 温風暖房機

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐熱絶縁性基板上に電極対と該電極対を電
   気的に並列につなぐ複数の皮膜状抵抗発熱体とを形成し
   て成る面状発熱体であって、 前記皮膜状抵抗発熱体がその抵抗値を温度の変化と同方
   向に変化させる正の電気抵抗-温度特性を有することを
   特徴とする面状発熱体。
2. 【請求項２】前記電極対及び皮膜状抵抗発熱体から成る
   複数の発熱体群を、電気的に並列になるように前記耐熱
   絶縁性基板上に形成したことを特徴とする請求項１に記
   載の面状発熱体。
3. 【請求項３】前記耐熱絶縁性基板として赤外線透過性を
   有する基板を用い、該基板の一方の面に前記電極対及び
   皮膜状抵抗発熱体を形成し、他方の面にフッ素樹脂皮膜
   を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記
   載の面状発熱体。
4. 【請求項４】請求項１又は請求項２に記載の面状発熱体
   を複数枚用いてルーバー状に並べ、かつ、電気的に並列
   につないだことを特徴とする温風発生用ヒーター。
5. 【請求項５】前記ルーバー状に並べられた面状発熱体の
   最表面に吸着材及び酸化触媒を無機系バインダーで皮膜
   形成することにより脱臭機能を持たせたことを特徴とす
   る請求項４に記載の温風発生用ヒーター。
6. 【請求項６】前記ルーバー状に並べられた面状発熱体を
   可動に設けることにより整流機能を持たせたことを特徴
   とする請求項４又は請求項５に記載の温風発生用ヒータ
   ー。