JP5319629B2 - 壁掛けの電気ストーブ - Google Patents

Description

本発明は、壁掛けの電気ストーブに関するものである。

電気ストーブは、電気エネルギーから熱を生成するために形成されたものである。前記電気ストーブから放出された熱が周囲空気を直接的に暖めることができる。壁掛けの電気ストーブは、電気ストーブの一種である。壁掛けの電気ストーブは使用される場合、壁に掛け、保持されることができる。壁掛けの電気ストーブは、軽量で薄いという特性を有し、且つその加熱面積が大きい。

典型的な壁掛けの電気ストーブの加熱素子は、良好な熱伝導性を有する金属材料、例えば金属タングステンからなる。前記金属材料からなる加熱素子は低電圧を印加しても、高エネルギーの熱を放出することができる。

Ｋａｉｌｉ Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ Ｆａｎ、"Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｙａｒｎｓ"、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１

しかし、金属材料からなる加熱素子は、酸化しやすいので、前記電気オーブンの使用寿命が短いという課題がある。且つ、金属材料が重いので、前記電気オーブンの軽量化が実現できないという課題もある。金属材料からなる加熱素子を、より大きな面積で製造させることができない。

従って、前記課題を解決するために、本発明は重量が軽く、加熱面積がより大きな壁掛けの電気ストーブを提供する。

本発明の壁掛けの電気ストーブは、基板と、保温シートと、加熱素子と、少なくとも二つの電極と、を備える。前記保温シートは、前記基板の一つの表面に配置される。前記加熱素子は、前記保温シートの前記基板と接触する表面とは反対側の表面に配置される。前記少なくとも二つの電極は、互いに間隔をおいて、それぞれ前記加熱素子に電気的に接続される。前記加熱素子は、複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ構造体からなる。前記カーボンナノチューブ構造体における複数のカーボンナノチューブは、分子間力で互いに接続されている。

従来の技術と比べて、本発明の壁掛けの電気ストーブの加熱素子は、複数のカーボンナノチューブを含み、前記カーボンナノチューブの密度が小さいので、前記壁掛けの電気ストーブの重量が軽い。従って、前記壁掛けの電気ストーブを、壁又は他の物体に掛けて用いる場合、それらが受ける支持力を減少させる。次に、カーボンナノチューブ構造体は薄いので、前記壁掛けの電気ストーブの占有空間が小さくなる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは理想的な黒体構造を有するので、赤外線の輻射を放出することができる。従って、前記壁掛けの電気ストーブは、人体に医療的な作用を及ぼすことが出来る。

本発明実施例１の壁掛けの電気ストーブの構造を示す図である。 図１のＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。 図１に示す壁掛けの電気ストーブの保温シートの一つの構造を示す図である。 図３のＩＶ−ＩＶに沿う断面図である。 図１に示す壁掛けの電気ストーブの保温シートのもう一つの構造を示す図である。 図５のＶＩ−ＶＩに沿う断面図である。 図１に示す壁掛けの電気ストーブの保温シートのもう一つの構造を示す図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う断面図である。 図１に示す壁掛けの電気ストーブの保温シートのもう一つの構造を示す図である。 図１に示す壁掛けの電気ストーブの保温シートのもう一つの構造を示す図である。 ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。 図１１中のカーボンナノチューブフィルムのカーボンナノチューブセグメントの構造を示す図である。 図１１に示すカーボンナノチューブフィルムを引き出す見取り図である。 非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの走査型電子顕微鏡写真である。 ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの走査型電子顕微鏡写真である。 カーボンナノチューブが配向して配置されるプレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。 綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。 本発明実施例２の壁掛けの電気ストーブの構造を示す図である。 図１８のＸＩＸ−ＸＩＸに沿う断面図である。 本発明実施例３の壁掛けの電気ストーブの構造を示す図である。 図２０のＩＩＸＩ−ＩＩＸＩに沿う断面図である。 図２０に示す壁掛けの電気ストーブの保温シートの一つの構造を示す断面図である。 図２０に示す壁掛けの電気ストーブの保温シートのもう一つの構造を示す断面図である。 図２０に示す壁掛けの電気ストーブの保温シートのもう一つの構造を示す断面図である。 図２０に示す壁掛けの電気ストーブの保温シートのもう一つの構造を示す断面図である。 本発明実施例４の壁掛けの電気ストーブの構造を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
図１及び図２を参照すると、本実施例は壁掛けの電気ストーブ１００を提供する。前記壁掛けの電気ストーブ１００は、基板１０２と、保温シート１０４と、加熱素子１０６と、少なくとも二つの電極１０８と、固定フレーム１１０と、を備える。前記保温シート１０４は、前記基板１０２の一つの表面（図示せず）に配置されている。前記加熱素子１０６は、前記保温シート１０４の基板１０２と接触する表面とは反対側の表面に配置されている。前記少なくとも二つの電極１０８は、それぞれ前記加熱素子１０６に電気的に接続され、且つ互いに間隔をおいて配置される。前記固定フレーム１１０は、積層するように配置された基板１０２と、保温シート１０４と、加熱素子１０６と、を収容して固定させる。前記壁掛けの電気ストーブ１００は、更に接続部１２０と、導線１２２と、プラグ１２４と、を含む。

前記基板１０２は、保温シート１０４及び加熱素子１０６を支持するために配置されている。前記基板１０２は、例えば、金属、合金、シリコン、石英、セラミック、ガラス又はダイヤモンド、木材のような硬性材料又は例えば、プラスチック又は樹脂のような柔らかな材料からなる。好ましくは、前記基板１０２は、良好な断熱性を有する断熱材料からなる。前記基板１０２の寸法と形状に対しては特に制限がなく、実際の必要に応じて決定することができる。例えば、前記基板１０２は、正方形、円形又は三角形であることができ、その厚さが０．１〜１０ｍｍである。本実施例において、前記基板１０２は、セラミックからなり、厚さが１ｍｍの正方形基板である。前記基板１０２の、前記保温シート１０４と接触する表面とは反対側の表面には、少なくとも一つの孔（図示せず）が形成されている。前記壁掛けの電気ストーブ１００は、該孔によって壁に掛けることができる。別に、例えば絵画などを壁に掛ける方式によって、前記壁掛けの電気ストーブ１００を壁に掛けることができる。

前記保温シート１０４は、断熱材料からなり、良好な断熱性を有する断熱構造体である。前記断熱材料は、耐熱ガラス、耐熱プラスチック及び石英のいずれか一種又はそれらの混合物である。前記保温シート１０４は、加熱素子１０６からの熱が、前記基板１０２へ伝導することを防止することができる。前記保温シート１０４の断熱性を高めるために、前記保温シート１０４を中空構造に形成することができる。この場合、前記保温シート１０４の中空部（図示せず）は、密封した真空環境であることが好ましい。前記保温シート１０４は、例えば、セラミック、ガラス、アスベスト又は木材などの硬性材料、又はプラスチック又は樹脂などの柔らかな材料からなる。前記保温シート１０４の厚さが１ｍｍ〜１０ｍｍである。

前記保温シート１０４の前記加熱素子１０６と接触する表面（図示せず）は、平面であることができる。別に、前記保温シート１０４の前記加熱素子１０６と接触する表面には、例えば、少なくとも一つの前記加熱素子１０６の方向に突出する凸構造、又は少なくとも一つの前記保温シート１０４へ窪む凹構造を形成することができる。前記保温シート１０４の前記加熱素子１０６と接触する表面に前記凸構造又は凹構造を形成することにより、前記加熱素子１０６の一部を前記保温シート１０４の上に懸架させて、前記加熱素子１０６の加熱効率を高める。前記凹構造の深さは、前記保温シート１０４の厚さより小さく、又は等しい。好ましくは、前記凹構造の深さは、前記保温シート１０４の厚さより小さい。前記凸構造及び凹構造は、点状構造又は線状構造を有する。前記凸構造及び凹構造は、点状構造を有する場合、それは錐体、直方体、立方体、楕球体、円柱体、円球体及び半球体のいずれか一種又は数種である。前記凸構造及び凹構造は、線状構造を有する場合、それは帯状又はストリップ状である。図３及び図４を参照すると、一つの例として、前記保温シート１０４に、複数の円柱体の凹構造１０４４を形成している。図５及び図６には、前記保温シート１０４に形成した複数の帯状の凹構造１０４４が示されている。図７及び図８には、前記保温シート１０４に形成した一つの大きな立方体の凹構造１０４４が示されている。図９には、前記保温シート１０４に形成した複数の半球体の凸構造１０４６が示されている。図１０には、前記保温シート１０４に形成した複数の錐体の凸構造１０４６が示されている。

前記加熱素子１０６は、複数のカーボンナノチューブのみからなるカーボンナノチューブ構造体である。前記カーボンナノチューブ構造体は、分子間力で緊密に接続した複数のカーボンナノチューブを含む。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態のことである。すなわち、前記カーボンナノチューブ構造体を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ構造体の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ構造体を懸架させることができることを意味する。例えば、カーボンナノチューブワイヤ構造体又はカーボンナノチューブフィルム構造体である。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。該カーボンナノチューブ構造体は大きな比表面積（例えば、１００ｍ^２／ｇ以上）を有する。該カーボンナノチューブ構造体の単位体積当たりの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０^−４Ｊ／ｃｍ^２・Ｋであるが、好ましくは、０（０は含まず）〜１．７×１０^−６Ｊ／ｃｍ^２・Ｋであり、本実施例では、１．７×１０^−６Ｊ／ｃｍ^２・Ｋである。前記カーボンナノチューブ構造体の熱容量が小さいので、前記カーボンナノチューブ構造体からなる加熱部品の熱応答速度が速く、物体に対する加熱時間を短縮させることが出来る。

前記カーボンナノチューブ構造体には、複数のカーボンナノチューブが均一に分散されている。該複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブ構造体に、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の二種に分類される。本実施例における非配向型のカーボンナノチューブ構造体では、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。配向型のカーボンナノチューブ構造体では、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。又は、配向型のカーボンナノチューブ構造体において、配向型のカーボンナノチューブ構造体が二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。

前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚の、厚さが０．５ｎｍ〜１０μｍであるカーボンナノチューブフィルム、少なくとも一本の、直径が０．５ｎｍ〜１０μｍであるカーボンナノチューブワイヤ又は前記カーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブワイヤを組み合わせて形成された物である。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは０．５ｎｍ〜１ｍｍに設けられる。

本発明のカーボンナノチューブ構造体としては、以下の（一）〜（四）のものが挙げられる。

（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、図１１に示す、少なくとも一枚の超配列カーボンナノチューブアレイ（非特許文献１を参照）から引き出して得られたドローン構造カーボンナノチューブフィルム１４３ａを、含む。一枚の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている（図１３を参照する）。即ち、一枚の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、分子間力で長さ方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。また、前記複数のカーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの表面に平行して配列されている。図１１及び図１２を参照すると、一枚の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ１４５を含む。一枚の前記カーボンナノチューブセグメント１４３ｂにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ１４５の長さが同じである。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの強靭性及び機械強度を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの幅は１００μｍ〜１０ｃｍに設けられ、厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍに設けられる。

前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルムを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の微孔が形成される。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。前記カーボンナノチューブフィルムからなる前記カーボンナノチューブ構造体の厚さが１０μｍより小さい場合、それは良好な透明度を有する。この場合、前記カーボンナノチューブ構造体の光透過率が、９０％以上になる。この場合、前記保温シート１０４及び基板１０２が、透明材料からなれば、透明な壁掛けの電気ストーブ１００を形成することができる。

前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は次のステップを含む。

第一ステップでは、カーボンナノチューブアレイを提供する。該カーボンナノチューブアレイは、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１を参照）であり、該超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、化学気相堆積法を採用する。該製造方法は、次のステップを含む。ステップ（ａ）では、平らな基材を提供し、該基材はＰ型のシリコン基材、Ｎ型のシリコン基材及び酸化層が形成されたシリコン基材のいずれか一種である。本実施例において、４インチのシリコン基材を選択することが好ましい。ステップ（ｂ）では、前記基材の表面に、均一的に触媒層を形成する。該触媒層の材料は鉄、コバルト、ニッケル及びその２種以上の合金のいずれか一種である。ステップ（ｃ）では、前記触媒層が形成された基材を７００℃〜９００℃の空気で３０分〜９０分間アニーリングする。ステップ（ｄ）では、アニーリングされた基材を反応炉に置き、保護ガスで５００℃〜７４０℃の温度で加熱した後で、カーボンを含むガスを導入して、５分〜３０分間反応を行って、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１）を成長させることができる。該カーボンナノチューブアレイの高さは１００マイクロメートル以上である。該カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し、基材に垂直するように成長する複数のカーボンナノチューブからなる。該カーボンナノチューブは、長さが長いため、部分的にカーボンナノチューブが互いに絡み合っている。成長の条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブアレイは、例えば、アモルファスカーボン及び残存する触媒である金属粒子などの不純物を含まなくなる。

本実施例において、前記カーボンを含むガスとしては例えば、アセチレン、エチレン、メタンなどの活性な炭化水素が選択され、エチレンを選択することが好ましい。保護ガスは窒素ガスまたは不活性ガスであり、特に、アルゴンガスが好ましい。

本実施例により提供されたカーボンナノチューブアレイは、前記の製造方法により製造されることに制限されず、アーク放電法またはレーザー蒸発法で製造してもよい。

第二ステップでは、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす。まず、ピンセットなどの工具を利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。例えば、一定の幅を有するテープを利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。次に、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブセグメントからなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成する。

前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブがそれぞれ前記基材から脱離すると、分子間力で前記カーボンナノチューブセグメント同士が端と端で接合され、連続したカーボンナノチューブフィルムが形成される。

（二）カーボンナノチューブワイヤ
前記カーボンナノチューブ構造体は少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０^−４Ｊ／ｃｍ^２・Ｋであり、５×１０^−５Ｊ／ｃｍ^２・Ｋであることが好ましい。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は４．５ｎｍ〜１ｃｍである。図１４を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。図１５を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。

前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出してなるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、次の三種がある。第一種では、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する。第二種では、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮させてカーボンナノチューブワイヤを形成することができる。第三種では、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸工程）してねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成する。詳しく説明すれば、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定させる。次に、前記紡糸装置を動作させて前記カーボンナノチューブフィルムを回転させ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成する。

（三）プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。

図１６を参照すると、一枚の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向して配列される。該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、基本的に同じ方向に配列されたカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列されたカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。

前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの傾斜の程度は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブと該カーボンナノチューブフィルムの表面とは、角度αを成し、該角度αは０°以上１５°以下である。好ましくは、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する（即ち、角度αは０°である）。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜の程度が大きくなる。前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが大きくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが小さくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが小さくなる。該プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの厚さは、１μｍ〜１ｍｍであるが、１００μｍであることが好ましい。

（四）綿毛構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。図１７を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１００ｎｍ以上であり、１００ｎｍ〜１０ｃｍであることが好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造は、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態である。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径が１０μｍ以下になる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、１μｍ〜１ｍｍである。

前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、下記のステップを含む。

第一ステップでは、カーボンナノチューブ原料（綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの素になるカーボンナノチューブ）を提供する。

ナイフのような工具で前記カーボンナノチューブを前記基材から剥離し、カーボンナノチューブ原料が形成される。前記カーボンナノチューブは、ある程度互いに絡み合っている。前記カーボンナノチューブの原料においては、該カーボンナノチューブの長さは、１００マイクロメートル以上であり、１０マイクロメートル以上であることが好ましい。

第二ステップでは、前記カーボンナノチューブ原料を溶剤に浸漬し、該カーボンナノチューブ原料を処理して、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を形成する。

前記カーボンナノチューブ原料を前記溶剤に浸漬した後、超音波式分散、又は高強度攪拌又は振動などの方法により、前記カーボンナノチューブを綿毛構造に形成させる。前記溶剤は水または揮発性有機溶剤である。超音波式分散方法により、カーボンナノチューブを含む溶剤に対して１０〜３０分間処理する。カーボンナノチューブは大きな比表面積を有し、カーボンナノチューブの間に大きな分子間力が生じるので、前記カーボンナノチューブはそれぞれもつれて、綿毛構造に形成されている。

第三ステップでは、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶液をろ過して、最終的な綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を取り出す。

まず、濾紙が置かれたファネルを提供する。前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を濾紙が置かれたファネルにつぎ、しばらく放置して、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が分離される。図１７を参照すると、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが互いに絡み合って、不規則的な綿毛構造となる。

分離された前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を容器に置き、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を所定の形状に展開し、展開された前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に所定の圧力を加え、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に残留した溶剤を加熱するか、或いは、該溶剤が自然に蒸発すると、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。

前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が展開される面積によって、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度を制御できる。即ち、一定の体積を有する前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体は、展開される面積が大きくなるほど、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度が小さくなる。

また、微多孔膜とエアーポンプファネル（Ａｉｒ−ｐｕｍｐｉｎｇ Ｆｕｎｎｅｌ）を利用して綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。具体的には、微多孔膜とエアーポンプファネルを提供し、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を、前記微多孔膜を通して前記エアーポンプファネルにつぎ、該エアーポンプファネルに抽気し、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。前記微多孔膜は、平滑な表面を有する。該微多孔膜において、単一の微小孔の直径は、０．２２マイクロメートルにされている。前記微多孔膜は平滑な表面を有するので、前記カーボンナノチューブフィルムは容易に前記微多孔膜から剥落することができる。さらに、前記エアーポンプを利用することにより、前記綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムに空気圧をかけるので、均一な綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムを形成させることができる。

前記少なくとも二つの電極１０８は、金属、合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）又はアンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）などの導体材料からなる。前記金属は、アルミニウム、銅、タングステン、モリブデン、金、チタン、パラジウム、セシウム、銀などの一種又は数種である。前記少なくとも二つの電極１０８の形状に対しては特に制限がなく、その形状は薄膜状、棒状、線状、ブロック状であることができる。好ましくは、前記少なくとも二つの電極１０８は、それぞれ薄膜状であり、その厚さが、０．５ｎｍ〜１００μｍである。本実施例において、前記少なくとも二つの電極１０８は、パラジウム薄膜であり、その厚さが５ｎｍである。パラジウム金属は、カーボンナノチューブとの接着性がよいので、それぞれパラジウム薄膜からなる前記少なくとも二つの電極１０８は、前記加熱素子１０６との間に良好な電気的接触を有することができる。前記少なくとも二つの電極１０８は、導線（図示せず）によって、前記接続部１２０に電気的に接続される。

前記固定フレーム１１０は、合金、プラスチック、木のいずれか一種からなる。前記固定フレーム１１０は、積み重ねて配置された前記基板１０２と、保温シート１０４と、加熱素子１０６と、の周囲に配置され、それらを固定させる。

前記壁掛けの電気ストーブ１００を使用する場合、前記接続部１２０、導線１２２及びプラグ１２４によって、前記壁掛けの電気ストーブ１００を外部電源に電気的に接続させる。前記少なくとも二つの電極１０８により、前記加熱素子１０６に電圧を印加した後、前記加熱素子１０６における前記カーボンナノチューブ構造体は、所定の波長を有する熱を放出することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の面積と厚さと、該カーボンナノチューブ構造体に印加された電圧と、を制御することにより、前記カーボンナノチューブ構造体から、異なる波長を有する電磁波を放出させることができる。前記電圧が一定である場合、前記カーボンナノチューブ構造体が厚くなるほど、前記カーボンナノチューブ構造体から放出された電磁波の波長は短くなる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さが一定である場合、前記カーボンナノチューブ構造体に印加された電圧が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブ構造体から放出された電磁波の波長は短くなる。即ち、前記壁掛けの電気ストーブ１００は可視光線を発射し、熱輻射又は赤外線の輻射を放出することができる。

前記壁掛けの電気ストーブ１００の加熱素子は、複数のカーボンナノチューブのみからなるカーボンナノチューブ構造体を含み、前記カーボンナノチューブの密度が小さいので、前記壁掛けの電気ストーブ１００の重量が軽い。従って、前記壁掛けの電気ストーブ１００を、壁又は他の物体に掛けて用いられる場合、それらが受ける支持力を減少させる。次に、カーボンナノチューブ構造体は薄いので、前記壁掛けの電気ストーブ１００の占有空間が小さくなる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは理想な黒体構造を有するので、赤外線の輻射を放出することができる。従って、前記壁掛けの電気ストーブ１００は、人体に医療的な作用を及ぼすことができる。

（実施例２）
図１８及び図１９を参照すると、本発明の実施例２は、壁掛けの電気ストーブ２００を提供する。本実施例の壁掛けの電気ストーブ２００の構造と実施例１の壁掛けの電気ストーブ１００の構造とを比較すると、次の異なる点がある。前記壁掛けの電気ストーブ２００は、更に、隔離層２１４を備える。前記隔離層２１４は、保温シート２０４及び加熱素子２０６の間に配置されている。前記隔離層２１４は、前記加熱素子２０６を懸架させて支持することができる。

前記隔離層２１４は、間隔をおいて配置された複数の隔離体２１４２を含む。前記複数の隔離体２１４２の高さが等しく、１μｍ〜１ｍｍである。前記複数の隔離体２１４２は、前記保温シート１０４上に任意的に配置される。前記隔離体２１４２の形状に対しては特に制限がなく、例えば、錐体、直方体、立方体、楕球体、円柱体、円球体及び半球体のいずれか一種又は数種であることができる。好ましくは、前記隔離体２１４２は、前記加熱素子１０６に点接触又は線接触する。前記隔離体２１４２は、金属、合金などの導電材料又は、プラスチック、セラミック、木材、ガラスなどの絶縁材料からなる。本実施例において、前記隔離層２１４は、格子状に配列された立方体の複数の隔離体２１４２を含む。前記複数の隔離体２１４２は、前記保温シート２０４の表面に均一的に配置されている。

カーボンナノチューブ構造体からなる前記加熱素子２０６が放出された熱輻射電磁波の形式で伝送されているので、前記隔離層２１４は、保温シート２０４及び加熱素子２０６の間に配置されて、前記隔離層２１４は、前記加熱素子２０６を懸架して支持している場合、前記壁掛けの電気ストーブ２００の加熱効率を高めることができる。

（実施例３）
図２０及び図２１を参照すると、本発明の実施例３は、壁掛けの電気ストーブ３００を提供する。本実施例の壁掛けの電気ストーブ３００の構造と実施例１の壁掛けの電気ストーブ１００の構造とを比較すると、次の異なる点がある。前記壁掛けの電気ストーブ３００は、更に、熱反射層３１６を備える。前記熱反射層３１６は、保温シート３０４及び加熱素子３０６の間に配置されている。前記熱反射層３１６は、例えば、金属酸化物、金属塩及びセラミックなどの一種の白色絶縁材料、又は、例えば、銀、アルミニウム、金及び合金のいずれか一種の金属導電材料からなる。前記熱反射層３１６の厚さに対しては特に制限がなく、１μｍ〜１ｍｍであることが好ましい。本実施例において、前記熱反射層３１６は、アルミホイルであり、その厚さが０．１ｍｍである。

本実施例において、前記保温シート３０４の前記熱反射層３１６に隣接する表面は、平面である。前記熱反射層３１６は、前記保温シート３０４の該表面に直接的に接着して配置されることができる。又は、前記熱反射層３１６は、前記保温シート３０４の該表面に反射材料を堆積させて形成される。

図２２及び図２３を参照すると、前記保温シート３０４の前記熱反射層３１６に隣接する表面が、凹凸構造を有する表面である場合、前記熱反射層３１６は、該凹凸構造を有する表面の凸構造の頂部に接触するように配置された平板であり、又は、該凹凸構造を有する表面の全部の表面に堆積されて形成された薄膜である。

図２４を参照すると、前記熱反射層３１６は、導電材料からなる場合、前記加熱素子３０６と前記熱反射層３１６の間に、更に絶縁層３１４を配置させることができる。前記絶縁層３１４は、セラミック、プラスチック、又はガラスのいずれか一種の絶縁材料からなる。前記絶縁層３１４の厚さが、１μｍ〜１ｍｍである。

更に、図２５を参照すると、前記絶縁層３１４の前記加熱素子３０６に隣接する表面に凹凸構造を形成することができる。前記絶縁層３１４の該表面に形成された凹凸構造及び前記凹凸構造を形成する方法は、実施例１に係る保温シート１０４の表面に形成された凹凸構造及び凹凸構造を形成する方法と同じである。

（実施例４）
図２６を参照すると、本発明の実施例４は、壁掛けの電気ストーブ４００を提供する。本実施例の壁掛けの電気ストーブ４００の構造と実施例１の壁掛けの電気ストーブ１００の構造とを比較すると、次の異なる点がある。前記壁掛けの電気ストーブ４００は、更に、保護構造体４１６を備える。前記保護構造体４１６は、加熱素子４０６の保温シート４０４に接触する表面とは反対側の表面に配置されている。前記保護構造体４１６は、前記加熱素子４０６が損傷することを防止し、及び前記壁掛けの電気ストーブ４００を使用する場合に感電することを防止できる。

前記保護構造体４１６は、耐熱性がよい材料からなる。前記保護構造体４１６は、柵／網構造を有することができ、又は、例えばガラス板などの無孔構造を有することができる。前記保護構造体４１６を、前記加熱素子４０６に接触させて配置することができ、又は、前記加熱素子４０６と間隔をおいて配置することができる。前記保護構造体４１６を、前記加熱素子４０６に接触させて配置する場合、前記保護構造体４１６は、セラミック、プラスチック、木材、又はガラスなどの絶縁材料からなる。前記保護構造体４１６を、前記加熱素子４０６と間隔をおいて配置する場合、前記保護構造体４１６は、絶縁材料からなり、又は、例えばステンレス鋼、炭素鋼、銅、ニッケル、チタン、亜鉛及びアルミニウムのいずれか一種の導電材料からなる。前記保護構造体４１６の周囲は、固定フレーム４１０に固定され、その固定方式に対しては特に制限がなく、例えば、接着剤、ボルト、リベット接合などの固定方式で固定されることができる。

本実施例において、前記保護構造体４１６は、方形格子を含む網状構造を有し、ボルトによって前記固定フレーム４１０に固定されている。且つ、前記保護構造体４１６は、導電材料からなり、前記加熱素子４０６と間隔をおいて配置されている。

１００、２００、３００、４００ 壁掛けの電気ストーブ
１０２、２０２、３０２、４０２ 基板
１０４、２０４、３０４、４０４ 保温シート
１０６、２０６、３０６、４０６ 加熱素子
１０８、２０８、３０８、４０８ 電極
１１０、２１０、３１０、４１０ 固定フレーム
１２０、２２０、３２０、４２０ 接続部
１２２、２２２、３２２、４２２ 導線
１２４、２２４、３２４、４２４ プラグ
１０４４ 凹構造
１０４６ 凸構造
２１４２ 隔離体
２１４ 隔離層
３１６ 熱反射層
３１４ 絶縁層
４１６ 保護構造体
１４３ａ カーボンナノチューブフィルム
１４３ｂ カーボンナノチューブセグメント
１４５ カーボンナノチューブ

Claims (2)

1. 基板と、保温シートと、加熱素子と、少なくとも二つの電極と、を備える壁掛けの電気ストーブであって、
   前記保温シートは、前記基板の一つの表面に配置され、
   前記加熱素子は、前記保温シートの前記基板と接触する表面とは反対側の表面に配置され、
   前記少なくとも二つの電極は、互いに間隔をおいて、それぞれ前記加熱素子に電気的に接続され、
   前記加熱素子は、複数のカーボンナノチューブを含む薄膜状のカーボンナノチューブ構造体からなり、
   前記薄膜状のカーボンナノチューブ構造体の、光透過率が９０％以上であり、単位面積当たり熱容量が０〜１．７×１０ ^−６ Ｊ／ｃｍ ^２ ・Ｋであり、ここで、０は含まず、
   前記カーボンナノチューブ構造体における複数のカーボンナノチューブは、分子間力で互いに接続されていて、
   前記保温シートに、少なくとも一つの前記加熱素子の方向に突出する凸構造、又は少なくとも一つの前記保温シート内部へ窪む凹構造が形成されており、前記凸構造又は凹構造によって前記加熱素子の一部が前記保温シートの上に懸架されることを特徴とする壁掛けの電気ストーブ。
2. 更に熱反射層を備え、前記熱反射層は、前記保温シート及び前記加熱素子の間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の壁掛けの電気ストーブ。