【技術分野】
【０００１】
本発明は、非金属の電気絶縁材料から作られている皿様支持体を組み込んでいる放射電熱器に関する。このような電熱器は、特に、多量の湿分又は水分を含む環境に設けられる。
【背景技術】
【０００２】
グリル及び調理ホブに設けられている例えばリボン又はコイルの形のエレメントヒータのような放射電熱器における電気及び熱絶縁材料として、圧縮した粉末状の微孔性熱絶縁材料を用いることは知られている。このような微孔性熱絶縁材料の使用は多くの利益を提供し、これらの利益には浮出したプロフィル（raised profile）、及び優れた熱及び電気絶縁特性を形成することができることが含まれている。これら電熱器の構成は、典型的に、圧縮した微孔性の絶縁ベースを収容する金属皿を包含し、絶縁ベースにはコイル又はリボンの形のエレメントが保持されている。
【０００３】
微孔性熱絶縁材料は、典型的に、高温セラミック又はガラス質ファイバー強化材、二酸化チタニウム乳白剤、及び高温で使用できるように高温収縮を減少させるための少量のアルミナ粉末を混合した、ドライ粒子状の下記に定義する微孔性材料から成る。このような材料は、ＧＢ−Ａ−１ ５８０ ９０９に記載されている。
【０００４】
用語「微孔性」とは、ここでは、セル又は空隙の最大サイズがＮＴＰおける空気分子の平均自由通路よりも小である（すなわち、１００ｎｍ程度又はそれよりも小さい）多孔性又はセルラー材料を表示するものとして使用される。かかる意味で微孔性である材料は、空気伝導（すなわち、空気分子間の衝突）による熱移動が非常に低いことを示す。このような微孔性材料はエーロゲル（液相を気相によって置換し、これにより、ゲルが液から直接に乾燥される際に生ずる縮みを回避したゲルである）を含む。実質的に同一の構造は、制御下における液からの沈殿によっても得られる（沈殿の間、開放格子沈殿物を得るため温度及びｐＨが制御される）。他の同等の開放格子構造体は、粒子の実質的部分が最大粒径１００ｎｍより小を有するものであるピロゲニック（ヒュームド）タイプ又はエレクトロサーマルタイプのものを含む。これらの材料（例えばシリカ、アルミナ、他の金属酸化物又は炭素を基材とする）は、いずれも、上述の如き微孔性の組成物の調製に使用される。
【０００５】
放射電熱器が長い期間の間非常に多くの量の水分（空気中にある）にさらされるような適用においては、従来の微孔性熱絶縁材料は、このような多量の水分に長くさらされた後に水分又は他の液体を吸収するので、劣化してしまう。
【０００６】
すなわち、水又は他の液体の吸収は、これが上述の多孔構造を破壊するので、微孔性熱絶縁体のセル又は空隙のサイズの減少を導く。そして、孔サイズの減少は微孔性絶縁体中のソリッド−ソリッド伝導の増大を生じせしめ、材料の電気及び熱絶縁特性及びそれ故熱絶縁材料の適用上の利益を減少せしめる。
【０００７】
水又は他の液体のこの吸収及びこれにより生ずる多孔構造の崩壊は、放射電熱器の電気抵抗を種々の基準及び規則により要求される電気抵抗以下に低下せしめる。
【０００８】
ある適用のためには、放射電熱器は５００時間を越える期間の間連続して沸騰して蒸気を発生せしめる水の容器と一緒に空どう内に置かれた後でも、十分に満足して作動できるようにしなければならない。
【０００９】
この問題に対しての既存の解決として、高温ガラスの層を用いて微孔性熱絶縁体を水分から保護しているものがある。しかしながら、ガラスは、この種の電熱器の性能に悪影響を及ぼす熱質量を有し、また高価である。ガラス層の使用は、また、他の問題を生じせしめる。なぜなら、水分がガラスのまわりに浸入しないで微孔性熱絶縁材料に影響を及ぼさないことを保証するためにシールを設計しなければならないからである。
【００１０】
また、ＧＢ−Ａ−０ ６１５ ９３２により、ガラス製の電気を絶縁する調理容器の中に入れられた粉末状の絶縁材料に加熱エレメントを組み込むことが知られている。この粉末状の絶縁材料は誘電体として作用し、粉末状絶縁材料と加熱エレメントとは調理器具のベースの密閉室内に収容されている。しかしながら、このような加熱エレメントは放射加熱エレメントとして満足して用いられないものである。なぜなら、熱伝達が主として伝導により行われ、その結果とても非効率であるからである。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、これらの問題を除去又は最少にするための手段を提供することにある。
【００１２】
本発明によれば、電気を絶縁する皿様支持体と、この支持体内に設けられている熱絶縁材料の基層と、この熱絶縁材料の基層に関して支持されている少なくともひとつの加熱エレメントとを包含する放射電熱器において、熱絶縁材料の周囲壁が前記支持体内に設けられ、前記支持体の外周まわりに前記基層から上向きに延びて、前記少なくともひとつの加熱エレメントが設けられる空どうを形成することを特徴とする放射電熱器が提供される。
【００１３】
前記基層は、前記支持体とは別体にして設けることができる。
【００１４】
前記電気を絶縁する皿様支持体はガラス、セラミック、プラスチック化合物、ウーブン又はフォームドファイバー、及び鉱物から選ばれた材料から成ることができる。
【００１５】
前記電気を絶縁する皿様支持体のプラスチック化合物は、熱硬化性又は熱可塑性を有することができる。
【００１６】
前記電気を絶縁する皿様支持体のウーブン又はフォームドファイバーは、セラミック又はガラスファイバーとすることができる。
【００１７】
前記熱及び電気絶縁材料は、圧縮した微孔性の熱及び電気絶縁材料から成ることができる。
【００１８】
前記熱絶縁材料は、基本的な混合物として、３０−１００重量パーセントの微粉酸化金属、０−５０重量パーセントの乳白剤、０−５０重量パーセントのファイバー材料、及び０−１５重量パーセントの無機結合剤から成ることができる。
【００１９】
前記熱絶縁材料は、実質的に、５８．５重量パーセントの微粉酸化金属、３０．０重量パーセントの乳白剤、及び１１．５重量パーセントのファイバー材料から成ることができる。
【００２０】
前記少なくともひとつの加熱エレメントは、大気にさらすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を良く理解し、また本発明が実際にどのようにして実施されるかを一層明確に示すために、以下添付図面を参照して本発明の実施例について詳述する。
【００２２】
図面に示されている放射電熱器は皿様支持体１を包含し、この支持体は例えば圧縮した微孔性の熱及び電気絶縁材料のような電気絶縁材料の基層２を収容している。放射電熱器は、グリル又は調理ホブ器具に組み込まれるようにされている。
【００２３】
熱絶縁材料の壁３は、ヒータの全周まわりに設けられて、空どうを形成する。
【００２４】
この熱絶縁材料の壁３は、基層２とは別体にして設けることができるし、又は基層２と一体にすることもできる。
【００２５】
電気加熱エレメント５は、熱絶縁材料の基層２に関して支持されている。この加熱エレメント５は、周知の形のエレメント、例えばワイヤ、リボン又はフォイル若しくはこれらの形の組み合わせから成ることができる。
【００２６】
この加熱エレメント５は、周囲壁３により形成した空どう内に設けられて、大気にさらされる。
【００２７】
端子ブロック６は、皿様支持体１の縁部に設けられて、加熱エレメント５に電気的に接続され、これにより、加熱エレメント５を作動するために加熱エレメント５を電圧供給源に接続することができる。
【００２８】
周知の形のサーマルカット−アウト装置４は、選択的に設けられて加熱エレメント５の全面上に延びており、これにより、過熱した場合には加熱エレメントのスイッチをオフにする。
【００２９】
図２に示されるように、このサーマルカット−アウト装置４のロッドは周囲壁３の穴を通過して加熱エレメント５の上方に間隔を置いて配置されている。
【００３０】
放射電熱器に設けられている基層２の微孔性熱絶縁材料は、基本的な混合物として、実質的に、３０−１００重量パーセントの微粉酸化金属（例えば、シリカ）、０−５０重量パーセントの乳白剤（例えば、二酸化チタン）、０−５０重量パーセントのファイバー材料、及び０−１５重量パーセントの無機結合剤から成る。
【００３１】
一例として、放射電熱器に設けられる基層２の微孔性熱絶縁材料は、実質的に、５８．５重量パーセントの微粉酸化金属、３０．０重量パーセントの乳白剤、及び１１．５重量パーセントのファイバー材料から成ることができる。
【００３２】
皿様支持体１は、電気を絶縁する材料であって、湿分又は水分が付着した微孔性熱絶縁材料を電気的にアースされているグリル又は調理ホブ器具の構体との間の電気的バリヤーとして機能する材料から成る。
【００３３】
適当な非金属の皿材料は、ガラス、セラミック、プラスチック化合物（熱硬化性及び熱可塑性の両方）、ウーブン又はフォームドガラスファイバー又はセラミックファイバー、及び鉱物から選ばれる。
【００３４】
そして、皿様支持体１は、予め決めた寸法及び公差でモールド成形、鋳造又は他の方法で形成することができる。特定の材料から皿様支持体を形成することは、材料の物理的性質及びそれぞれの処理の制限に依存する。これらのことは、当業者によく知られており、発明があるものではない。
【００３５】
驚いたことに、非金属の皿様支持体を組み込んでいる放射電熱器は高湿度大気中におけるテストに耐えることができることがわかった。すなわち、水に対する微孔性熱絶縁材料の親和力は微孔性絶縁材料の多孔構造を大きな電気及び熱伝達状態を許すレベルにまで減少せしめるにもかかわらず、非金属の皿様支持体を組み込んでいる放射電熱器は、５００時間を超える期間の間連続して沸騰して蒸気を発生せしめる水の容器と一緒に空どう内に置かれた後でも、十分に満足して作動することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】非金属製の皿様支持体を組み込んでいる放射電熱器の一実施例の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う図１の放射電熱器の断面図である。【Technical field】
[0001]
The present invention relates to a radiant electric heater incorporating a dish-like support made of a non-metallic electrically insulating material. Such electric heaters are particularly provided in environments containing high amounts of moisture or moisture.
[Background Art]
[0002]
It is known to use compressed powdered microporous thermal insulation as the electrical and thermal insulation in radiant electric heaters, such as element heaters in the form of ribbons or coils, provided on grills and cooking hobs. I have. The use of such microporous thermal insulation materials provides many benefits, including the ability to produce a raised profile and excellent thermal and electrical insulation properties. ing. These heater configurations typically include a metal dish containing a compressed microporous insulating base on which elements in the form of coils or ribbons are held.
[0003]
Microporous thermal insulation materials are typically dry particles mixed with high-temperature ceramic or glassy fiber reinforcement, titanium dioxide opacifier, and small amounts of alumina powder to reduce high-temperature shrinkage for use at high temperatures. Consisting of a microporous material as defined below. Such materials are described in GB-A-1 580 909.
[0004]
The term “microporous” refers herein to a porous or cellular material in which the maximum size of the cell or void is smaller than the mean free path of air molecules in the NTP (ie, on the order of 100 nm or less). Used as Materials that are microporous in this sense exhibit very low heat transfer due to air conduction (i.e., collisions between air molecules). Such microporous materials include aerogels, which replace the liquid phase with the gas phase, thereby avoiding shrinkage that occurs when the gel is dried directly from liquid. Substantially identical structures are also obtained by controlled precipitation from liquids (during precipitation, the temperature and pH are controlled to obtain an open lattice precipitate). Other equivalent open lattice structures include those of the pyrogenic (fumed) or electrothermal type, where a substantial portion of the particles have a maximum particle size of less than 100 nm. All of these materials (eg, based on silica, alumina, other metal oxides or carbon) are used in preparing microporous compositions as described above.
[0005]
In applications where the radiant heater is exposed to very large amounts of moisture (in air) for long periods of time, conventional microporous thermal insulation materials are subject to prolonged exposure to such large amounts of moisture. After absorbing moisture or other liquids, it will degrade.
[0006]
That is, absorption of water or other liquids leads to a reduction in the size of the cells or voids of the microporous thermal insulator, as this breaks the porous structure described above. And, the reduction in pore size causes an increase in solid-solid conduction in the microporous insulator, reducing the electrical and thermal insulation properties of the material and hence the application benefits of the thermal insulation material.
[0007]
This absorption of water or other liquids and the resulting collapse of the porous structure causes the electrical resistance of the radiant heater to drop below the electrical resistance required by various standards and regulations.
[0008]
For some applications, the radiant heater operates satisfactorily even after being placed in the cavity with a container of water that boils continuously and produces steam for a period of over 500 hours. I need to be able to do it.
[0009]
Existing solutions to this problem include the use of a layer of high temperature glass to protect the microporous thermal insulator from moisture. However, glass has a thermal mass that adversely affects the performance of this type of electric heater and is expensive. The use of glass layers also creates other problems. This is because the seal must be designed to ensure that moisture does not penetrate the glass and affect the microporous thermal insulation material.
[0010]
It is also known from GB-A-0 615 932 to incorporate a heating element into a powdered insulating material which is contained in a glass electricity-insulating cooking vessel. The powdered insulating material acts as a dielectric, and the powdered insulating material and the heating element are contained in a closed chamber of the cooking utensil base. However, such heating elements are not satisfactory for use as radiant heating elements. This is because heat transfer takes place mainly by conduction and is therefore very inefficient.
[0011]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a means for eliminating or minimizing these problems.
[0012]
According to the invention, it comprises a dish-like support for isolating electricity, a base layer of a heat insulating material provided in the support, and at least one heating element supported with respect to the base layer of the heat insulating material. Wherein a peripheral wall of a thermally insulating material is provided within said support and extends upwardly from said base layer around an outer periphery of said support to form a cavity in which said at least one heating element is provided. A radiant electric heater is provided.
[0013]
The base layer can be provided separately from the support.
[0014]
The electrically insulating dish-like support may be made of a material selected from glass, ceramic, plastic compounds, woven or formed fibers, and minerals.
[0015]
The plastic compound of the dish-like support that insulates electricity can have thermosetting or thermoplastic properties.
[0016]
The woven or formed fibers of the dish-like support that insulate the electricity can be ceramic or glass fibers.
[0017]
The thermal and electrical insulating material may comprise a compressed microporous thermal and electrical insulating material.
[0018]
The heat insulating material comprises, as a basic mixture, 30-100 weight percent fine metal oxide, 0-50 weight percent opacifier, 0-50 weight percent fiber material, and 0-15 weight percent inorganic binder. Can consist of
[0019]
The thermally insulating material may consist essentially of 58.5 weight percent of finely divided metal oxide, 30.0 weight percent of opacifier, and 11.5 weight percent of fiber material.
[0020]
The at least one heating element can be exposed to the atmosphere.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0021]
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a better understanding of the present invention and to show more clearly how the invention may actually be carried out, embodiments of the invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0022]
The radiant heater shown in the figures comprises a dish-like support 1 which contains a base layer 2 of an electrically insulating material, for example a compressed microporous heat and electrically insulating material. The radiant heater is adapted to be incorporated into a grill or cooking hob appliance.
[0023]
A wall 3 of heat insulating material is provided around the entire circumference of the heater to form a cavity.
[0024]
This wall 3 of heat insulating material can be provided separately from the base layer 2 or can be integral with the base layer 2.
[0025]
An electric heating element 5 is supported with respect to a base layer 2 of a thermally insulating material. This heating element 5 can consist of elements of known form, for example wires, ribbons or foils or a combination of these forms.
[0026]
This heating element 5 is provided in the cavity formed by the peripheral wall 3 and is exposed to the atmosphere.
[0027]
A terminal block 6 is provided at the edge of the dish-like support 1 and is electrically connected to the heating element 5, thereby connecting the heating element 5 to a voltage supply for operating the heating element 5. Can be.
[0028]
A known form of thermal cut-out device 4 is optionally provided and extends over the entire surface of the heating element 5 so as to switch off the heating element in the event of overheating.
[0029]
As shown in FIG. 2, the rods of this thermal cut-out device 4 are spaced above the heating element 5 through holes in the peripheral wall 3.
[0030]
The microporous thermal insulation material of the base layer 2 provided in the radiant electric heater, as a basic mixture, consists essentially of 30-100% by weight of finely divided metal oxide (eg silica), 0-50% by weight. Consist of opacifier (eg, titanium dioxide), 0-50 weight percent fiber material, and 0-15 weight percent inorganic binder.
[0031]
As an example, the microporous thermal insulation material of the base layer 2 provided in the radiant heater comprises substantially 58.5 weight percent finely divided metal oxide, 30.0 weight percent opacifier, and 11.5 weight percent opacifier. It can consist of fiber material.
[0032]
The dish-like support 1 is a material that insulates electricity, and electrically connects a microporous heat insulating material to which moisture or moisture has adhered to an electrically grounded grill or cooking hob utensil assembly. Consists of a material that functions as a barrier.
[0033]
Suitable non-metallic dish materials are selected from glass, ceramic, plastic compounds (both thermoset and thermoplastic), woven or formed glass or ceramic fibers, and minerals.
[0034]
The dish-like support 1 can then be molded, cast or otherwise formed with predetermined dimensions and tolerances. Forming a dish-like support from a particular material depends on the physical properties of the material and the limitations of each process. These are well known to those skilled in the art and are not inventions.
[0035]
Surprisingly, it has been found that radiant heaters incorporating non-metallic dish-like supports can withstand tests in humid atmospheres. That is, while incorporating the non-metallic dish-like support, the affinity of the microporous insulating material for water reduces the porous structure of the microporous insulating material to a level that allows for large electrical and heat transfer conditions. Some radiant heaters were able to operate satisfactorily even after being placed in the cavity with a water container that boiled and generated steam for a period of over 500 hours. .
[Brief description of the drawings]
[0036]
FIG. 1 is a plan view of one embodiment of a radiant electric heater incorporating a non-metallic dish-like support.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the radiant electric heater of FIG. 1 along the line AA of FIG.