JP2002528883A

JP2002528883A - 加熱装置

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Publication number: JP2002528883A
Application number: JP2000579025A
Authority: JP
Inventors: ヘルムートライヒェルト、
Original assignee: モレクラーレエネルギーテヒニックアーゲー
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-10-09
Publication date: 2002-09-03
Also published as: FI20010861A; DE59909542D1; EP1135970B1; KR20010080341A; HRP20010295A2; ES2185518B1; HUP0104602A2; AU753141B2; PT1135970E; HUP0104602A3; LU90767B1; DE19849432A1; GB2361398A; SE0101473D0; TR200101181T2; SI1135970T1; GB2361398B; CN1324557A; CZ297360B6; HK1040876B

Abstract

(57)【要約】本発明は次の特徴を組み合わせた加熱装置に関する。本加熱装置は、ほぼ平行に対向配置された２つの電気的導体と、この間に配置された電磁波発生のための被覆とを有する平面要素形状をした少なくとも１つの加熱要素３から構成され、被覆材料は結合剤、絶縁剤、分散剤、水及び黒鉛で構成される。さらにこの加熱装置には、駆動の際に電流上昇速度の大きい、電気素子を含む高調波発生器を有する制御装置７が含まれ、それによって高い高調波成分を発生させるのに適している。加熱要素３を励起して分子固有周波数の領域で振動スペクトラムを発生させるため高調波発生器は加熱要素３の両方の電気的導体に接続される。それによって安価で有効な加熱システムが実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は加熱装置に関する。

【０００２】（背景技術）すでに不連続材料の温度を変化させるための、特に不連続材料の温度上昇すな
わち加熱目的に使用可能である方法及び装置が知られている（欧州特許公報ＥＰ
０７７７５２４Ｂ１明細書）。

【０００３】不連続材料の温度を上昇させるための方法は、被加熱不連続材料の分子固有振
動の範囲内にある周波数を有する電磁放射が放射される大面積の送信アンテナを
使用し、この周波数は変調された搬送周波数である必要はない。被加熱不連続材
料は送信アンテナの放射領域に持ち込まれ、不連続材料の中でその物質の加熱を
生ぜしめる分子固有振動の共振が発生する。不連続材料に付加的に媒体が充填さ
れた密閉空間内の装置配列において、放射スペクトルの好適な選択により前記媒
体は同様に加熱のために共振相互作用に入れることができる。

【０００４】前記方法を実施するための好適な装置は、大面積の送信アンテナを含み、この
送信アンテナは一方の側で電気的に良好な導伝材料から成る第１のリード線によ
って且つ他方の側で第２のリード線によって制限されている。これらのリード線
は、放射エネルギーを発生するための発生器に接続されており、被加熱不連続材
料は送信アンテナの放射領域の中に持込み可能である。送信アンテナから放出さ
れた周波数は、不連続材料及び／又は一定の空間内に配置された液体又は気体状
の媒体の分子固有周波数の領域にある。

【０００５】共振周波数の領域における物質と放射器としての大面積の送信アンテナの相互
作用によって、特に帯域共振によって非常に高い加熱システムの効率が達成され
る。

【０００６】本発明の課題は、本質的に上記方法を利用し且つ装置を、加熱システムの効率
の付加的な上昇時に構造上簡単且つコスト的に有利に実現可能の配列が得られる
ように継続形成する加熱装置を構成することである。

【０００７】この課題は、請求項１の特徴によって解決される。

【０００８】請求項１に従って、加熱装置は以下の特徴の組合せから成る。

【０００９】加熱装置は、結合剤、絶縁剤、分散剤、水及び黒鉛から成る、２つの離間した
電気的導体とその中間にある、電磁波を発生するための被覆材料から成る被覆と
を有する平面要素として少なくとも１つの加熱要素を含み、前記被覆材料は、ａ・３９〜４９％モル分率結合剤・１８〜２３％モル分率絶縁剤・１８〜２４％モル分率分散剤・１２〜１６％モル分率蒸留水から成る５５〜６５％モル分率の基本物質と、ｂ．３５〜４５％モル分率黒鉛とから構成され、結合剤は、・６４〜７９％モル分率蒸留水・４〜６％モル分率硫酸化油・０．１６〜０．２４％モル分率フェノール又は０．０５〜０．５％モル分率ベンゾイソチアゾリノン・１５〜１９％モル分率カゼイン・０．８〜１．２％モル分率尿素・２〜３％モル分率アルカリ希釈剤及び・２．５〜３．５％モル分率カプロラクタムから構成され、且つ絶縁剤、黒鉛及び結合剤から成る被覆材料によって電磁波を放射可能である。
これは被覆材料内の双極子結合によって説明することができる。

【００１０】特に高い加熱装置の効率は、特殊の被覆材料から成る前記被覆の使用によって
達成される。

【００１１】一様の被覆を取付けるために、結合剤は、そこで主成分としてそれぞれの添加
量に応じて少なくとも粘性の結合剤の粘稠度に配慮する蒸留水を含む。それによ
って、結合剤の個々の成分は、互いに良好に混合することができる。硫酸化油と
必要な場合は流展剤とが溶液媒介剤として利用され、結合剤の中の個々の物質の
一様且つ安定した分布並びに担体材料上の被覆材料の良好な薄膜形成を生ぜしめ
る。

【００１２】結合剤の中に含まれるフェノール又はベンゾイソチアゾリノンはすでに少量で
粒子の堆積を好適にする。カゼインは、結合剤内の結合剤とみなされ且つ結合剤
内部の個々の成分の堆積を生ぜしめる。尿素は、結合剤の中で同様に溶液媒介剤
として使用される。すなわちこの尿素は、結合剤の中の個々の成分の一様な分布
を好適にする。さらに、結合剤の中には、均一化に利用される希釈剤並びに構成
物質としてカプロラクタムが含有されている。

【００１３】基本物質は、主成分として結合剤を含み、この結合剤に絶縁材料の粒子が電気
双極子の一部として堆積する。分散剤は、その場合に結合剤の分散とそれにより
一様な分布とを基本物質の中の絶縁剤の粒子とともに容易にする。添加された黒
鉛は、その個々の粒子とともに最終的に同様にすでに絶縁材料を結合した結合剤
に堆積し且つ絶縁材料とともに一様に被覆材料の中で、仕上げ塗布された被覆の
中に分布した多数の極小の電気双極子を形成する。それにより、電磁放射の高い
放射率が高周波励起によって達成される。特に、それによって周波数放射が被加
熱物質の分子固有周波数の領域においてもそれに対応する付加的に空間内に配置
された液体又は気体状の媒体に好適な周波数も放出可能である。

【００１４】高周波励起のために、電気素子を含む高調波発生器が提案され、この高調波発
生器は駆動振動によって駆動する時に急峻な立上り区間に対応した急峻な電流上
昇速度を有し、それによって高い高調波成分を、例えば第５０次高調波振動まで
発生するのに適している。

【００１５】この高調波発生器は、分子固有の領域において振動スペクトルの放射用の加熱
要素を励起するための加熱要素の両方の電気的導体に結合され、好ましくは帯域
共振領域としてテラヘルツ領域にある。

【００１６】硫酸化油として、例えば硫酸化オリーブ油、硫酸化ゴマ油又は硫酸化ヤシ油を
使用してよい。しかし請求項２に従って、硫酸化油は、好ましくはロート油又は
トルコロート油として知られている硫酸化ヒマシ油である。この硫酸化ヒマシ油
は、特にその界面活性の性質のために良好に適している。

【００１７】請求項３に従って、フェノールは、好ましくは炭素化された、クラッキングに
よって製造されたフェノールであり、これは粒子堆積に対する特別の適性を有す
る。フェノールの代わりに、好ましくはベンゾイソチアゾリノンが使用される。

【００１８】請求項４に従って、希釈剤は芳香族塩基及び／又はアルコール塩基及び／又は
エステル塩基及び／又はケトン塩基、例えばテルペン類を基材とする溶剤である
。

【００１９】絶縁剤としては、多数の公知の絶縁体を使用してよい。しかし、請求項５に従
って、絶縁剤は好ましくは絶縁する煤である。この煤は、好ましくはすでに非常
に小さい粒径を有する粉砕状態で添加される。それによって、基本物質の中の媒
の一様な分布とそれによって全体的に被覆材料の中の多数の電気双極子の形成と
が好適になる。

【００２０】請求項６に従って、結合剤の分散とそれによる一様な分布を基本物質の中の絶
縁剤の粒子とともに軽減する分散剤は、有機的なモノマー及び／又はポリマー物
質である。

【００２１】請求項７に従って、被覆材料は好ましい実施形態においてチキソトロピー剤を
含有する。このチキソトロピー剤は、被覆材料が高粘性の粘稠度を有し、すなわ
ち放射面上に塗布中に容易に塗布可能であることを生ぜしめるのに対し、静止状
態では、表面に滴又は涙滴の形成が全く生じることができないような粘性である
。それによって、放射面上に被覆材料の輪郭に正確な塗布が可能になる。

【００２２】高い高調波成分を発生するための特に好適な電気素子として、請求項８に従っ
てトライアックが提案されており、これは好ましくは相断面において８７゜及び
近似的に９０゜の間の上昇角度を有する。しかし、その他の、自体公知の類似の
性質とその性質とともに自体公知の電子駆動素子とを有する、例えば二重ＭＯＳ
ＦＥＴのような電気素子を使用することができる。

【００２３】その場合、このような電気素子は、非常に急峻な電流上昇速度とそれによって
非常に高い高調波成分とによって、まさにその高い高調波成分のために通常の電
力供給網での駆動に適していないことを指摘しておく。しかし、少なくとも１つ
の接続された加熱要素と組合せて前記のような高調波発生器の全配列において、
加熱要素内の励起により高い高調波成分の減衰が生じる。それによって、通常の
電力供給網と組合せた全配列は、高い高調波成分による供給網汚染の危険なしに
駆動可能である。

【００２４】それによって、特に高周波励起用の高調波発生器の前記のような形成によって
必要な部材に関して全体的に非常にコスト的に有利な加熱装置が得られる。前記
のような加熱装置におけるその他の重要なコスト上の長所は、公知の熱風及び熱
水加熱システムに比べて非常に少ない設置コストと少ない所要スペース並びに非
常に少ない運転コストによって生じる。

【００２５】それによって、本発明による加熱装置は全ての可能な加熱目的に、特に公共の
及び私的な構造物に適しており、少ない所要スペースと必要な場合に被覆した配
列とによって著しい建築上の形成余地が開かれる。

【００２６】加熱要素の具体的な実施形態において、請求項９に従って、電気的導体が加熱
要素上でそれぞれ銅箔帯として形成することが提案されている。被覆との電気的
コンタクトは、直接取付又は埋込みによって行うことができ且つ容量性及び／又
は誘導性の結合になる。

【００２７】異なる空間的な所与性と変化する温度条件とに加熱作用を適合するために、請
求項１０に記載する制御及び／又は調整は、駆動振動数の振幅及び／又は周波数
の変化により簡単に自体公知の電子制御によって実施可能である。

【００２８】加熱担体要素の基本担体材料は、板状に安定させることができるため、パネル
状の加熱要素が得られ、これは例えば通常の壁固定によって取付可能である。し
かし、基本担体材料が巻取可能に絨毯の形式に形成し、それによって壁に接着可
能にすることもできる。

【００２９】本発明による加熱装置の寸法決定及び適合は簡単に実施可能であり、請求項１
２に従って、例えば複数の加熱要素は平面要素として光学的な応答方法及びコン
パクトな配列で組合せることができる。回路容量の影響の可能性を可能な限り小
さく維持するために、その場合好ましくはリード線長さを短くすることに注意し
なければならない。

【００３０】加熱装置は、好ましくは居住空間用の空間暖房として、営業用に利用される空
間及び公共の空間、例えば教会の中で使用可能である。特に、加熱装置は乾燥用
空間、例えば塗装設備の乾燥室又は木材乾燥用に特に適しており、エネルギーコ
ストは従来の加熱に比べて著しく低減することができる。

【００３１】しかし請求項１３に従って、基本担体材料又はその材料部分又はそれに隣接又
は結合する材料も、これらが分子固有周波数を介して励起可能であり且つそれに
よって特に効率的に直接加熱可能であるように選ぶことができる。

【００３２】請求項１４に記載の実施形態において、好ましくは外側を、必要な場合は内側
も被覆されている管状の基本担体によって、その中に含有された分子固有周波数
を有する液体を加熱することができる。特に、それによって簡単に構成され、少
ないエネルギーコストで駆動可能の循環式加熱器、例えば家庭用瞬間湯沸し器を
製造することができる。

【００３３】（発明の実施の形態）本発明は、図面を利用してより詳しく説明する。

【００３４】図１に、加熱装置２が設置された空間角部１の全体図を示している。加熱装置
２は、ここでは空間角部１にそれぞれ４つの水平の加熱要素群で対称的に区分さ
れている１２の加熱要素３の組合せから成る。その場合に、加熱要素３は直角の
平面要素として形成されており、それぞれ該平面要素の狭側に相互に接続箇所４
で並列接続として接続されている。加熱要素３は、板状の基本担体材料又は巻取
可能の基本担体材料のいずれかを有し、これらの加熱要素は、それぞれに対応し
てねじ止め又は接着されている。それぞれ３つの垂直の縁側の加熱要素３は、接
続ケーブル５によって配線箱６を介して且つ銅箔帯として別の加熱要素３もしく
はその電気的導体１４、１５に並列接続４で接続される。

【００３５】制御装置７は、特に例えば急峻な電流駆動速度を有するトライアック並びに振
幅の制御又は調整による高調波発生器を含む。この制御装置７は、配線箱６を介
して一方で加熱要素３に接続され、他方では変圧器８を介して電源部９により供
給される。

【００３６】図２に、二重ＭＯＳＦＥＴ１１を有する制御装置７の具体的な駆動回路１０を
示している。

【００３７】集積された半導体回路（ＣＤ４０４７Ｂ型）としてのマルチバイブレータ１２
により、抵抗１３を介して二重ＭＯＳＦＥＴ１１がすでに相対的に高い約２０ｋ
Ｈｚの周波数で駆動される。マルチバイブレータ１２は、図２に示した形式で回
路形成されている。二重ＭＯＳＦＥＴ１１の電流回路には、（概略的に図示した
）加熱要素もしくはその間隔をあけた電気的導体１４、１５が銅箔帯の形式でお
かれる。マルチバイブレータ１２に接続された電位差計１６によって、二重ＭＯ
ＳＦＥＴ１１用の駆動振動数の振幅及び周波数が約Ｕ_eff２０Ｖ〜３０Ｖ及び１
８ｋＨｚ〜２２ｋＨｚの間の領域で調整可能であり、それによって加熱エネルギ
ーとそれによる加熱効率とが制御可能である。

【００３８】分子固有周波数の領域における振動スペクトルの機能及び放射に関しては、二
重ＭＯＳＦＥＴ１１の急峻な電流上昇速度が基準となり、それによって発生した
高い高調波成分が、例えば第５調波振動数まで作用する。

【００３９】図２に示した回路と類似の機能を有する電気回路は、トライアックによって構
成することができる。二重ＭＯＳＦＥＴ１１の駆動がすでに２０ｋＨｚの領域の
相対的に高い周波数で行われるのに対し、トライアックは、例えば同じ作用の回
路で直接的に約５０Ｈｚの電力供給網周波数で駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】空間暖房としての加熱装置の見取図

【図２】駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 3K034 AA05 AA06 AA10 AA15 BB02 BB13 CA02 EA01 HA02 HA07 HA10 JA01 JA04 JA09 3K092 PP11 PP20 QA05 QB15 QC05 QC20 QC25 RF02 RF09 RF26 SS32 VV40 4J038 BA191 BA202 HA036 JA57 JA65 JB24 JC15 KA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 − 結合剤、絶縁剤、分散剤、水及び黒鉛から成る、２つの離間した電気的導体
とその中間にある、電磁波を発生するための被覆材料から成る被覆とを有する平
面要素として少なくとも１つの加熱要素（３）が含まれ、前記被覆材料は、ａ．・３９〜４９％モル分率結合剤・１８〜２３％モル分率絶縁剤・１８〜２４％モル分率分散剤・１２〜１６％モル分率蒸留水から成る５５〜６５％モル分率の基本物質とｂ．３５〜４５％モル分率の黒鉛とから構成され、結合剤は・６４〜７９％モル分率蒸留水・４〜６％モル分率硫酸化油・０．１６〜０．２４％モル分率フェノール又は０．０５〜０．５％モル分率ベンゾイソチアゾリノン・１５〜１９％モル分率カゼイン・０．８〜１．２％モル分率尿素・２〜３％モル分率アルカリ希釈剤及び・２．５〜３．５％モル分率カプロラクタムから構成され、かつ絶縁剤、黒鉛及び結合剤から成る被覆材料によって電磁波が放射可能であり、 − 電気素子を含む高調波発生器を有する少なくとも１つの制御／調整装置（７
）が設けられ、前記高調波発生器は駆動振動によって駆動する時に急峻な立上り
区間に対応した急激な電流上昇速度を示し、それによって高い高調波成分の発生
に適し、 − 前記高調波発生器は分子固有周波数の領域にある振動スペクトラムの放射の
ために加熱要素（３）の両方の電気的導体に接続されることを組み合わせたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】硫酸化油が好ましくは硫酸化ヒマシ油であることを特徴とす
る請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】フェノールが炭化された、クラッキングにより製造されたフ
ェノールであり、又は好ましくはベンゾイソチアゾリノンが使用されることを特
徴とする請求項１又は２記載の加熱装置。
【請求項４】希釈剤が芳香族塩基及び／又はアルコール塩基及び／又はエ
ステル塩基及び／又はケトン塩基を基材とする溶剤であることを特徴とする請求
項１ないし３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】絶縁剤が絶縁する煤であることを特徴とする請求項１ないし
４のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項６】分散剤が無機及び／又は有機のモノマー及び／又はポリマー
物質であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の加熱装置
。
【請求項７】被覆材料がチキソトロピー剤を含有することを特徴とする請
求項１ないし６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項８】電気素子がトライアック及び／又は二重ＭＯＳＦＥＴであり
、関連した公知の電気駆動素子を有することを特徴とする請求項１ないし７のい
ずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項９】加熱要素（３）の電気的導体がほぼ平行に配列された銅箔帯
で構成され、被覆との電気的コンタクトは容量性及び／又は誘導性の結合として
構成され、被覆が銅箔帯の下又は上に施されるか、あるいは銅箔帯が被覆に埋込
まれることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項１０】駆動振動の振幅及び／又は周波数を変化させることによっ
て加熱が制御及び／又は調整可能であることを特徴とする請求項１ないし９のい
ずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項１１】加熱要素（３）の基本担体材料が一種の壁紙として安定し
た板状に又は巻取可能に形成された請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の
加熱装置。
【請求項１２】複数の加熱要素（３）はすべて同一の直角平面で構成され
た平面要素として使用し、特にリード線長さを短くするため対称配列で平行に接
続することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項１３】基本担体材料がそれ自身又はそれと結合する、隣接する又
ははめ込まれた材料部分が分子固有周波数を介して励起可能であり、かつそれに
よって加熱可能であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記
載の加熱装置。
【請求項１４】基本担体材料が管状に形成されて液体加熱の構成要素が形
成され、管内に液体が注入可能及び／又は貫通可能であることを特徴とする請求
項１ないし１３のいずれか１項に記載の加熱装置。