JP2000323260A - セラミックヒーター、ヒーター停止構造、及びこれらを用いた酒燗器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 割れ検知用のできるセラミックヒーターであ
って、不慮の事故によりセラミックヒーターが割れた場
合には、速やかにこれを検知して給電を停止するための
割れ検知用ヒーターとこれを用いた割れ検知構造と、更
にこれらを用いた酒燗器を提供すること。 【解決手段】 導電パターンを一体的に設けたセラミッ
クヒーターであって、セラミックヒーターに割れが生じ
た場合には、この割れに伴って前記導電パターンが断線
され、この導電パターンへの通電の遮断を、セラミック
ヒーターへの給電を切断する契機に用いること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、セラミックヒー
ターと、これを用いたヒーター停止構造と、これらを用
いた酒燗器とに関し、詳しくは加熱中にセラミックヒー
ターが割れた場合には、これを検知してヒーターへの給
電を停止させることのできるセラミックヒーター及びヒ
ーター停止構造と、これらを用いた酒燗器に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックヒーターとしてはセラミック
半導体に電気を流し、セラミック半導体が直接の発熱体
となるものがあるが、この他に、絶縁体のセラミックと
何等かの抵抗発熱体とを組み合わせたセラミックヒータ
ーがある。

【０００３】例えば、アルミナなどの基体にルテニュウ
ムオキサイドを塗布しガラスコートしたものや、カーボ
ンを塗布してエポキシ樹脂などの耐熱性の絶縁皮膜によ
り発熱体を保護したものがある。更にはグリンシートの
層中にタングステン系抵抗体を印刷塗布して挟み込み、
これを高温焼成した発熱体があり、いずれも少ない面積
で高出力が可能であり、高電力密度のヒーターを作るこ
とができる。

【０００４】この様なものは、何等かの被加熱体に接触
させて加熱の目的を果たすものであり、セラミックヒー
ター自体が絶縁体であるため、液体に触れる状態で用い
ることができる。例えばセラミックヒーターの用途例に
酒燗器があり、酒を直接ヒーターに触れさせた状態で加
熱し、これにより燗付けできるようになっている。また
液体に直接触れさせるのではなく、セラミックヒーター
を加熱板や放熱板などの金属板に宛って用いられること
もあり、この場合、セラミックヒーターは大気中におか
れる。

【０００５】なお、上述したようなセラミックヒーター
などで直接酒を加熱するものは瞬間式酒燗器と称され、
必要なときに必要な量だけを燗付けできることがその特
徴である。そのため、事前に酒を暖めて蓄えておく湯煎
式の酒燗器に比べ酒が傷まず、また連続した燗酒排出が
安定した燗付け温度にて提供できるなどの利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ただセラミックヒータ
ーは熱的な衝撃にはあまり強いものではなく、例えばア
ルミナを基体とした場合にはそのヒートショック値は約
２００℃と云われている。またセラミックヒーターは、
従来の他の発熱体に比べると高電力密度であり昇温速度
も速いが、そのためにヒーターを均一に温度上昇させる
ことができず、空焼きなど無負荷時にはヒートショック
による割れの危険性がある。ただ液体に直接触れた状態
で用いればヒーターの表面に万遍なく加熱負荷を与える
ことができるので、昇温速度を抑えることができ、また
水や酒を熱負荷とした場合には、その沸点が１００℃あ
るいはそれ以下となるためヒートショックによって割れ
ることはない。

【０００７】例えば、絶縁性セラミック板の片面全体に
発熱層を焼付けてセラミックヒーターを形成し、発熱層
の反対側面で液体を直に加熱する場合が考えられる。通
常この様な場合には必ず水位検出などを行っており、水
がない時にはヒーターに給電しないような制御を行う。
酒燗器の場合は加熱器に酒を流通させながら加熱するの
で、その加熱器の入口側と出口側に液体センサを設置し
て、加熱器の空焼きを未然に防止するようになってい
る。ただこの様な制御が何等かの故障で機能しない場
合、空焼きになったセラミックヒーターが急速に温度上
昇することとなり、そのヒートショックで割れることが
ある。この様な割れがおこると、セラミック板と共に発
熱層も断線することがあり、しかもセラミックの割れ目
から露出した発熱層は通電されたままの状態であるた
め、発熱層が液に触れれば電気ショックを受けることに
なり、しいては漏電による事故の危険性もある。特に、
酒燗器のような機器は、水濡れの多い厨房で用いられる
のが一般であるため、この様な危険性が高いこととな
る。

【０００８】これに対しては温度ヒューズにより空焼き
防止をする方法がある。例えばセラミック板に温度ヒュ
ーズを取り付け、ヒートショックとなる高温に到る前に
温度ヒューズを溶断させて給電を停止し、空焼きを防止
するのである。

【０００９】しかし近年、ヒーター温度の一層の素早い
立ち上がりが要求される傾向にあり、従来と同じ電力密
度のセラミックヒーターでも立ち上がりを改善するた
め、セラミックの薄肉化などを行って軽量化されてきて
いる。ただこの様な立ち上がりの改善された状態の下で
は、温度ヒューズがセラミックヒーターの昇温速度に追
従できず温度ヒューズが働かない事態が起こり、結果、
ヒーターの保護ができなくなってきている。例えば瞬間
式酒燗器にあっては、待機状態の時に加熱用のヒーター
は給電されておらず、酒の供給時になって排出ポンプの
始動と共に加熱給電が始まるようになっている。この
時、加熱開始直後の昇温立ち上がりが遅いと、最初に吐
出される酒は加熱不十分な状態で排出されて不都合であ
り、また所定量の燗酒を吐出する時間も長くなってしま
う。よって立ち上がりの素早いヒーターが必要とされる
のであるが、立ち上がりを早くするほど温度ヒューズが
働かなくなるのである。

【００１０】例えば、幅５ｃｍ、長さ１２ｃｍ、厚さ
１．０ｍｍのセラミック基体に７００Ｗのヒーターを印
刷焼付けし不慮の事故によりセラミックヒーターが割れ
た場合には、速やかにこれを検知して給電を停止するた
めの割れ検知用ヒーターとこれを用いた割れ検知構造
と、更にこれらを用いた酒燗器を提供することたもので
あると、非加熱物のない無負荷状態に於いては３秒で２
００℃を超え、４〜５秒で割れ破壊に到る。この様な早
い昇温速度では現在の温度ヒューズは対応ができない。

【００１１】以上の問題を鑑み、本願は不慮の事故によ
りセラミックヒーターが割れた場合には、速やかにこれ
を検知して給電を停止するための割れ検知用ヒーターと
これを用いた割れ検知構造と、更にこれらを用いた酒燗
器を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段と発明の効果】上記課題の
ため本願が採る手段は、請求項１記載の発明にあって
は、セラミックヒーターに割れ検知用の導電パターンを
一体的に設け、このセラミックヒーターに割れが生じた
場合には、この割れに伴って導電パターンが断線するよ
うに形成した。なお、ここでセラミックヒーターとは、
電熱による発熱体が絶縁体のセラミックと一体化された
ものをいう。また導電パターンの一体化とは、絶縁体の
セラミックに埋設されたもの、或いはその表面に焼付け
など固着れさたものがあるが、セラミックが割れたとき
にその割れ目に掛かる導電パターンがセラミックの割れ
と共に断線されるものであれば、どの様であってもよ
い。セラミックヒーターが板状なら、板状の周縁に導電
パターンを巡らすなり、発熱体の近傍を平行して配線す
るなりすればよく、或いはセラミックヒーター自体に割
れやすい箇所を設けておいてここに導電パーターン設け
るなり、割れの検知の容易な形状配置であればどの様で
あってもよい。この様にすれば、セラミックヒーターが
不測の事故で割れても、同時に導電パターンが断線され
るので、この断線を電気的に検知させることにより割れ
の検知に役立てることができる。

【００１３】請求項２記載の発明は導電パターンの役立
て方の構造であり、請求項１記載のセラミックヒーター
に設けられた導電パターンが何等かの理由で断線された
場合、これによる導電パターンの通電の遮断を、セラミ
ックヒーターへの給電を切断する契機に用いるようにし
た。

【００１４】この手段によれば、不慮の事故でセラミッ
クヒーターが割れた場合、割れ目に掛かる導電パターン
が断線して通電が遮断されると、同時にヒーターの回路
が切られ、加熱のための給電が停止される。そのため、
割れ目に露出する電熱ヒーターからの漏電、感電などを
防ぐことができる。なお、導電パターンの電流はヒータ
ーを切った後も印加され続けられるが、この電圧には一
例として５Ｖ程度なため、導電パターンの断線部分が液
体に触れて印加され続けても実害はない。またセラミッ
クヒーターの空焼き防止には液体センサによる方法があ
るが、電極間を液体による通電で判断するセンサであれ
ば、液体が空になってもこの電極の濡れによる沿面短絡
で液体があると誤認するなどの問題がある。これに対し
本願発明は割れを断線により直接的に検知するので、誤
検知、検知漏れが非常に少なくなる。

【００１５】請求項３記載は請求項２の発明の一例であ
り、導電パターンの通電有無をリレーの入力とし、前記
導電パターンの遮断による前記リレーの応動でセラミッ
クヒーターへの給電を切断するようにした。リレーへの
入力はどの様でもよいが、導電パターンとリレーを直列
配置し、セラミックヒーターの割れに伴う導電パターン
の切断で、通電が遮断されることをリレーの入力とし、
このリレーがセラミックヒーターへの給電を直接切断す
るようにすることができる。これによれば、導電パター
ンをセラミックヒーターに対する配線のスイッチとして
直接的に働かせることができるのであり、つまり導電パ
ターンが断線すればリレーがすぐＯＦＦされる。仮に割
れをマイコンなどで検知する方法では、マイコン自体の
故障を原因として、割れに対する安全対策を完全に動作
させることが保証できないが、本願発明によればこの様
な不都合を回避することができる。またリレーによるヒ
ーター回路の切断は、片切より両切りとした方が安全性
が高い。

【００１６】請求項４記載の発明においては、酒燗器の
加熱部に請求項１記載のセラミックヒーターを採用して
この加熱部で加熱した酒を排出する酒燗器であって、そ
の際、請求項２記載の割れ検知構造を備えるようにし
た。

【００１７】これにより、上記請求項１〜３の効果が酒
燗器においても得られるほか、昇温の立ち上がりの素早
い加熱部を設けた場合であっても、十分な安全対策を講
じることが可能になる。つまりヒーターの薄肉化により
立ち上がりを早くするほどセラミックヒーターは割れや
すくなる傾向にあるが、これに対する対策が得られ、安
定した燗付け温度の燗酒の連続提供が可能な酒燗器が安
全に運転される。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本願発明のセラミックヒー
ターとこれを用いた割れヒーター停止構造、更にこれら
を用いた酒燗器の実施形態の説明をする。

【００１９】（実施例１；セラミックヒーター） 図１
に示す割れ検知用のセラミックヒーター１は、幅５ｃ
ｍ、長さ１２ｃｍ、厚さ１．０ｍｍの板状のアルミナを
基体２とし、この基体の片面のほぼ全面に発熱体３が設
けてあるが、これはルテニュウムオキサイドの抵抗ペー
ストを印刷塗布して焼付けたものであり、また基体の周
辺のみが塗り残してある。その際、周囲四辺の塗り残し
部分は、短手の一辺だけを細幅部分にして、空焼き時に
割れ易くしておくのである。ただ、あまり細幅であると
加熱温度が容易に伝導して温度差やこれによる割れ応力
が生しないので温度差の生ずる程度の幅は必要である
が、一方、幅があり過ぎると強度が出て割れなくなるの
で、これらを勘案した幅がよい。そしてこの様な幅の一
辺に銀ペーストを印刷・焼付けした割れ検知用の導電パ
ターン４を設けてある。このセラミックヒーター１が空
焼き状態で加熱給電されると、基体２の発熱体部分が急
激に膨張し、周縁部分は膨張の差により発熱体部分の膨
張部分の応力を受け、周縁の一番弱い細幅部分が割れる
ようになっている。なお、基体２の塗布面側にはガラス
コートが施され、保護されている。

【００２０】このセラミックヒーター１の製造方法であ
るが、図２に示すように板状アルミナの基体２の片面
に、銀ペーストを焼付けた帯状の電極パターン５、５を
基体２の２辺に対峙させて設け、これを発熱体３の電極
としている。また、他の一辺には割れ検知用の導電パタ
ーン４を直線状に焼付けしてあり、これら３、４が同時
に印刷して焼付けされている。次に、発熱体３となるル
テニュウムオキサイドの抵抗ペースト３’を、電極パタ
ーン５、５を跨ぐようにしてほぼ全面に塗布して焼付け
をする。なお発熱体３の電極パターン５は、その片端
５’を塗布した抵抗ペースの外に延長されるよう長くし
ておき、電源配線との接続に用いられる。

【００２１】（実施例２；ヒーター停止構造） 図３は
ヒーター停止構造の概念を示してあり、前述したセラミ
ックヒーター１が、リレー１０に操作されるヒーター・
スイッチを介して電源に接続されている。また導電パタ
ーン４がリレー１０と直列配置され、５Ｖ直流電源に接
続されている。これにより、導電パターン４の通電状態
の時には所定電流がリレー１０に流れてヒーター・スイ
ッチ１１の閉じた状態となり、また遮断によりヒーター
・スイッチ１１の開いた状態となる。

【００２２】このヒーター停止構造の使用態様は以下の
ようになる。即ち、まず導電パターン４を通電状態にす
る。これによりリレー１０がヒーター・スイッチ１１を
閉じる（図３）。通常はこれにより何等かの非加熱物を
加熱し、空焼きにはならない。ただ仮に、何等かの事情
で非加熱物の空の状態でヒーター１１が加熱されると、
セラミックヒーター１１は空焼きとなり、セラミックヒ
ーター１１の基体２は発熱体３の焼付け箇所が急激に昇
温して膨張し、これに対して発熱体３の焼付けてない周
縁は膨張が遅いのでセラミックヒーターに応力が加わる
こととなる。その結果、図４に示すように、割れ易くし
てある基体周辺の細幅部分が割れ、この割れ目に掛かる
導電パターン４が断線するのである。導電パターン４が
断線して通電が遮断されると、リレー１０が応動してヒ
ータースイッチ１１を開き、これにより割れと同時にセ
ラミックヒーター１への給電を切断することができるの
である。

【００２３】上述したセラミックヒーター１とヒーター
停止構造は様々な装置に用いることができるが、一例と
して、図５に示す様に下記の酒燗器２０への利用が挙げ
られる。

【００２４】（実施例３；酒燗器） この酒燗器２０
は、外部から吸引した酒を加熱部２１の加熱により燗付
けし、これを徳利などの容器Ａに排出するものである。
加熱部２１は、図６に示すように上記に示した長手板状
のセラミックヒーター１を２枚準備し、この２枚を方形
フレーム２２の表裏に張り合わせて平箱状の密閉容器で
成すのものである。その際セラミックヒーター１は、電
熱ヒーター３が加熱部２１の外方となる向きで張り合わ
せてある。この加熱部２１はフレーム２２に入口２３と
出口２４が設けられており、ポンプ２５で吸引された酒
がこの加熱部２１を流されながら所望温度に燗付けされ
るのである。

【００２５】酒燗器のセラミックヒーター１は、図７の
略図に示した以下の回路により加熱されるようになって
いる。まず、１００Ｖ交流電源ＡＣからは、両切りのヒ
ータースイッチ１１を介して、セラミックヒーターの発
熱体３の端子５’に接続されている。また交流電源ＡＣ
からは５Ｖ直流電源ＤＣ１が引き出され、この直流電源
にマイクロコンピュータ２５（以下、マイコン２５）と
導電パターン４が並列接続されている。マイコン２５の
出力ポートＯＵＴと直流電源のマイナス側Ｍの間には、
リレー１０と導電パターン４が直列接続されている。ま
た、マイコン２５には酒を吐出するか否かの有無信号が
別途入力され、この有無信号に対応した出力がマイコン
２５の出力ポートＯＵＴから種々の出力され、ヒーター
１についてはリレー１０にヒータースイッチ１１の入切
指示が出される。

【００２６】なお、酒燗器はその吐出口２６がレバー操
作できる様になっていて酒の吐出スイッチを兼ね、この
吐出口２６のレバー操作により酒吐出の有無信号Ｓがマ
イコン２５に入力される。吐出させる信号がマイコンに
入力され、これによりマイコン２５がポンプを始動させ
たら、ポンプで送圧された酒で加熱器２１が満たされ、
空でなくなったことを図示しない水位センサチェックで
チェックし、その後にマイコン２５からの５Ｖ電流が出
力されることにより、ヒータースイッチ１１が入るよう
になっている。

【００２７】操作に当たっては、まず酒燗器２０の主電
源を入れ、マイコン２５の判断によりリレー１０がヒー
タースイッチ１１を操作するが、通常は吐出口２６のス
イッチが吐出停止の状態であるため、この停止の信号Ｓ
の入力されたマイコン２５の出力ポートＯＵＴが０Ｖと
なってヒータースイッチ１１が切られる。また酒を吐出
させる信号Ｓを入力した場合には、出力ポートＯＵＴが
５Ｖとなってヒータースイッチ１１を入れる様になって
いる。

【００２８】また以上のような過程を経てセラミックヒ
ーター１が加熱される場合に、何等かの理由で加熱部２
１の酒が空であると、一般には水位センサなどの検知に
より未然にヒーター１が切られるのである。ただ、この
様な安全対策が不慮の事故で機能しない場合には、結局
空焼きとなってセラミックヒーター１が割れ、これに伴
って導電パターン４が断線する。断線により導電パター
ン４と直列接続されているリレー１０も断線状態とな
り、マイコン２５からヒーター１の停止出力（０Ｖ）を
入力したと同じ状態となるため、ヒータースイッチ１１
が切られることとなる。これにより、仮に水位センサや
マイコン１０などが故障してもセラミックヒーター１の
加熱が確実に停止され、二重に安全である。またヒータ
ースイッチ１１は両切りされているため、電熱ヒーター
３の破断面が酒燗器の機体に触れたり、吐出する酒に触
れたりしても常にグランドレベルとなり、感電したり漏
電することもない。

【００２９】また仮に、酒燗器の主電源を入れると時に
既にセラミックヒーター１が（また導電パターンが）割
れているのであれば、最初から導電パターン４が遮断さ
れ、リレー１０に電流の流れない状態となっているので
ヒータースイッチ１１は切れた状態のままとなり、吐出
口をレバー操作してもセラミックヒーター１に電流の流
れることはない。

【００３０】（実施例４）図８は実施例３の中に示され
た回路に代わる別の回路である。１００Ｖ交流電源か
ら、両切りのヒータースイッチ１１を介してセラミック
ヒーター１の電熱ヒーター端子５’に接続されている点
と、交流電源から５Ｖ直流電源ＤＣ１が引き出され、こ
の直流電源ＤＣ１にマイコン２５が接続されている点は
図７の回路と同じである。ただ導電パターン４はリレー
１０に直列されるのではなく、直流電源ＤＣ１に接続さ
れ、その際、導電パターン４の片端と直流電源プラス側
Ｐの間にプルアップ抵抗Ｒが接続されて、導電パターン
４とプルアップ抵抗Ｒとの接続点がマイコンの入力ポー
トＩＮに接続してある。その為、通常、マイコン２５の
入力ポートＩＮにはロウ（ＬＯＷ）が入力されるが、導
電パターン４が遮断された場合にはハイが入力される。
この入力に基づき、ロウ入力時には５Ｖ電流がリレー１
０に出力されてヒータースイッチ１１を入れ、ハイ入力
時には出力ポートＯＵＴが０Ｖとなってヒータースイッ
チ１１が切られる様になっている。なお、マイコン２５
に酒を吐出するか否かの有無信号Ｓが吐出口操作により
入力され、この有無信号Ｓの下に上記処理が成されるこ
とは実施例３の図７の回路例と同じである。

【００３１】なお、図７の回路例においては、導電パタ
ーン４がヒータースイッチ１１を直接的に切断するのと
同様の機能を果たし、導電パターン４が直接にスイッチ
の役割を担っていたと同様であるが、図８の回路におけ
る導電パターン４は、マイコン２５によるヒーター操作
に対する割れセンサーとしての役割を果たし、セラミッ
クヒーター１への給電を切断する契機に用いている。

【００３２】（実施例５）図９は更に別の回路である。
実施例３〜４に示した例では、リレー１０がマイコン電
源と同じ直流５Ｖで作動するものを用いたが、図９にお
いては、マイコン電源より高い電圧（例えば直流１２
Ｖ）で作動するリレーを用いた場合の回路例である。

【００３３】１００Ｖ交流電源ＡＣから、５Ｖ直流電源
ＤＣ１の他に１２Ｖ直流電源ＤＣ２が引き出されてい
る。マイコン２５の出力ポートＯＵＴにはオープンドレ
ン端子が使用されており、マイコン電源の５Ｖよりも高
い１２Ｖを出力することができる。リレー１０はマイコ
ン２５の出力ポートＯＵＴと１２Ｖ直流電源ＤＣ２のプ
ラス側Ｐに接続されている。導電パターン４がプルアッ
プ抵抗Ｒを介して５Ｖ直流電源ＤＣ１に接続されている
点と、導電パターン４の切断によりマイコン２５への入
力が５Ｖから０Ｖに変わり、これに基づいてリレー１０
への指示が出力がされる点は図８の例と同じである。

【００３４】なお、本発明は以上の例に限るものではな
く、本願発明の趣旨の範囲でどの様に実施してもよい。
発熱体はセラミックの片面に設けたがセラミックに埋設
されて外気に触れない状態のものであってもよい。導電
パターンは、印刷・焼付けに限らずどの様な方法で設け
てもよく、また配置も自由でよい。割れの原因は、ヒー
トショックに限らず、落下や凍結になる割れなど、どの
様な原因も対象となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この図は、本発明の割れ検出用のセラミック
ヒーターの平面図である。

【図２】 この図は、図１に示した割れ検出用のセラミ
ックヒーターの製造過程を説明する図である。

【図３】 この図は、本願発明のヒーター停止構造の説
明図である。

【図４】 この図は、図３に示しヒーター停止構造にお
いて、割れとこれによる加熱給電の停止との関係を説明
する図である。

【図５】 この図は、セラミックヒーターによる加熱部
を用いたとこれを用いた瞬間式酒燗器の概略の図であ
る。

【図６】 この図は、加熱部の分解斜視図である。

【図７】 この図は、酒燗器の回路の略図である。

【図８】 この図は、酒燗器の別の回路の略図である。

【図９】 この図は、酒燗器の更に別の回路の略図であ
る。

【符号の説明】

１ セラミックヒーター ２ 基体 ３ 電熱ヒーター ４ 導電パターン １０ リレー １１ ヒータースイッチ ２０ 酒燗器 ２１ 加熱部 ２５ マイコン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 割れ検知用の導電パターンを一体的に設
   けたセラミックヒーターであって、 このセラミックヒーターに割れが生じた場合には、この
   割れに伴って前記導電パターンが断線されることを特徴
   とするセラミックヒーター。
2. 【請求項２】 導電パターンへの通電の遮断を、セラミ
   ックヒーターへの給電を切断する契機に用いることを特
   徴とするヒーター停止構造。
3. 【請求項３】 導電パターンの通電有無をリレーの入力
   とし、前記導電パターンの遮断による前記リレーの応動
   でセラミックヒーターへの給電を切断することを特徴と
   する請求項２記載のヒーター停止構造。
4. 【請求項４】 外部から吸引した酒を加熱する加熱部に
   請求項１記載のセラミックヒーターを有し、前記加熱部
   で加熱された酒を排出する酒燗器であって、請求項２又
   は３記載のヒーター停止構造を備えたことを特徴とする
   酒燗器。