JP7312350B1 - 発熱体構造とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱体と伝導体とが一体化され熱伝導率が向上された発熱体構造を提供する。【解決手段】熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１と、耐熱樹脂と無機複合金属を混合した熱伝導体２で構成され、前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１が熱伝導体２で覆われた全覆サンドイッチ状に射出成型された一体化構造である。熱伝導体２をなす耐熱樹脂は、絶縁性を有する耐熱樹脂であると共に、無機複合金属は、ケイ素を主体としている。【選択図】 図１

Description

本発明は、熱伝導率が良い発熱体構造とその製造方法の技術分野に属するものである。

従来、例えばヘアケアを含む美容家電のヒーター線（ＭＣＨ、ＰＴＣ、ＭＩＣＡ、ニクロム）等と熱伝導体が別パーツで組み立てられていた。
例えば、図５に示したようなヘアーアイロンaは、熱伝導体ｂと板状ヒータｃ（発熱体）をヒータマウントｄを以て組み立てることにより、ヘアーアイロンとしての製品機能を有している。

これに関連し、例えば、下記特許文献１（請求項１）には、セラミック基体と、前記セラミック基体中に内蔵された発熱抵抗体と、セラミック基体に設けられた開口部から露出し、発熱抵抗体に電気的に接続された取出電極と、取出電極の表面にロウ材によりロウ付けされたリード部材とを備え、ロウ材が３層以上の金属層からなる層構造を有するセラミックヒータが開示されている。

特開２０１２－２５３０４０号公報

上述したように、従来のヘアーアイロンaは、発熱体ｃと熱伝導体ｂが別パーツであるため、両者の組み立てが面倒である上、各パーツの製造コストの高騰を余儀なくされ、隙間が生じて熱伝導率が悪いといった点が問題とされている。

したがって、本発明の目的は、発熱体と伝導体とが一体化され熱伝導率が向上された発熱体構造とその製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明は、熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１と、
絶縁性を有する耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体２とで構成され、
全体形状が所望形状になるように、前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１が前記熱伝導体２で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
を特徴とする発熱体構造である。

請求項２に記載した発明は、熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１と、
絶縁性を有する耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体２とで構成され、
全体形状が半円筒状になるように、前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１が前記熱伝導体２で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
を特徴とする発熱体構造である。

請求項３に記載した発明は、熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１と、
絶縁性を有する耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体２とで構成され、
全体形状が板状になるように、前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１が前記熱伝導体２で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
を特徴とする発熱体構造である。

請求項４に記載した発明は、熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１と、
絶縁性を有する耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体２とで構成され、
全体形状が波形状になるように、前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１が前記熱伝導体２で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
を特徴とする発熱体構造である。

請求項５に記載した発明は、熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１と、
絶縁性を有する耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体２とで構成され、
全体形状が凹凸状になるように、前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１が前記熱伝導体２で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
を特徴とする発熱体構造である。

請求項６に記載した発明は、熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１と、
絶縁性を有する耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体２とで構成され、
全体形状が十字状になるように、前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１が前記熱伝導体２で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
を特徴とする発熱体構造である。

請求項７に記載した発明は、熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１と、
絶縁性を有する耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体２とで構成され、
全体形状が楕円リング状になるように、前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１が前記熱伝導体２で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
を特徴とする発熱体構造である。

請求項８に記載した発明は、前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１が前記熱伝導体２で全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造は、ヘアーアイロン３、４又はヘアードライヤー５、ヘアーカーラー、ヘアーブラシ、温熱美容器具に適用されること、
を特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載した発熱体構造である。

請求項９に記載した発明は、熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１の外周に、
絶縁性を有する耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉状の無機複合金属を混合した熱伝導体２を覆い、
全体形状が所望形状になるように、前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１が前記熱伝導体２で覆われた全覆サンドイッチ状の一体化構造となるように射出成型して発熱体構造を製造すること、
を特徴とする発熱体構造の製造方法である。

本発明の発熱体構造は、発熱体が熱伝導体に全覆される故に露出なく一体化されているので、両者間に隙間が生ぜず熱伝導率の向上が実現される。

Ａは、Ｂに示したヘアーアイロン（カール式）への適用例における本発明の円筒状の発熱体構造を破断して示した拡大図である。 Ａは、Ｂに示したヘアーアイロン（コテ式）への適用例における板状の発熱体構造を示した斜視図である。 Ａは、Ｂに示したヘアードライヤーヒーターへの適用例における十字状の発熱体構造を示した斜視図である。 本発明の発熱体構造製品を構成するステンレス合金（上図）とアルミ合金（下図）の成分を示したグラフである。 従来のヘアーアイロンにおける板状のヒータと熱伝導体を分解して示した斜視図である。

本発明の発熱体構造とその製造方法の好適な実施形態を、以下図面にしたがって説明する。
この発熱体構造は、熱伝導の高いアルミ合金体がブロック状に形成され、その外周を覆って形成したステンレス合金の発熱体１及び、絶縁性を有する耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした、炭素、鉄、銅、アルミニウム等で成る粉状の無機複合金属（鉱物）を混合した熱伝導体２で構成されている。
図１に示したように、前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１の外周が、全て前記熱伝導体２で覆われて全覆サンドイッチ状に射出成型された一体化構造と成っている。
前記全覆サンドイッチの全体形状は問わないが、本実施形態のように、図１に示した半円筒状や、図２に示した板状、図３に示した十字状等で好適に実施される。

熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１は、時間と温度の制御が可能な発熱体である。当該ステンレス合金発熱体１にパターンを入れても良いし、球面でも良い。また、可撓性、可逆性を有し、この発熱体１は所望形状で実施できる上、正確な温度を素早くムラなく達成できる。さらに、外付けのサーミスタにより温度監視することも可能である。

熱伝導体２は、上記のとおり、絶縁性を有する耐熱樹脂（耐熱有機物）、ケイ素を主体とした粉状の無機複合金属を混合して構成され、高温射出成型により熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１と全体を覆う外層の当該熱伝導体２を一体化構造となるように射出成型する。温度は、約８００度～１０００度程度で焼成成型される。
なお、当該発熱体構造は、一層で実施されるほか、２層以上の複数層を重ねて実施する形態も好適に行われる。

上述した構成により、本発熱体構造は、組み立て工程が減り、製造工程の簡略化が図れる。ヒータマウントやネジの必要がないから、パーツ及び重量減を実現できる。
しかも、図４は、上述した熱伝導の高いアルミ合金体（Ａｌ等）の外周に形成したステンレス合金（Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ等）発熱体１の成分表示をグラフで示しており、熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体１と外装熱伝導体２の熱伝導率について、前記の特許文献1に係る従来品を備えたヘアーアイロンに比べて、約１５％早い。また、使用中における温度低下を１０％程度に抑えることができ、繰り返しの使用時における設定温度までの熱復元性も高い。
すなわち、１８０℃設定に対し、従来品は９０秒で達成し、使用中、温度は約４０℃度下がる。これに対し、本発熱構造体の案品は、１８０℃設定に対し、７５秒程度で達成し、使用中、温度は約２０℃ほど下がる。

適用例として、本発熱体構造は、図１と図２に示したヘアーアイロン３、４や、図３に示したヘアードライヤー５のほか、ヘアーカーラー、ヘアーブラシ、温熱美容器具などにも、製品としての機能を有しそのまま使用することができる。
本発熱体構造に表面加工することも可能であり、例えば、ヘアーアイロンにおいて、有機（フッ素類）加工で撥水させ水滴表面面積を小さくし蒸発をさせにくくすることもできるし、無機（ケイ素類）加工で親水させ、水滴表面面積を大きくし蒸発をさせやすくすることもできる。

以上、実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、例えば前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体が熱伝導体で全覆サンドイッチ状に射出成型された一体化構造から発するテラヘルツ周波を、ステンレス板またはアルミ板等の反射板により振幅の変動を与える等、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。

１ ステンレス合金発熱体
２ 熱伝導体
３ ヘアーアイロン（カール式）
４ ヘアーアイロン（コテ式）
５ ヘアードライヤー

Claims (9)

1. 熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体と、
   絶縁性を有する 耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体とで構成され、
   全体形状が所望形状になるように、 前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体が前記熱伝導体で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
   を特徴とする発熱体構造。
2. 熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体と、
   絶縁性を有する 耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体とで構成され、
   全体形状が半円筒状になるように、 前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体が前記熱伝導体で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
   を特徴とする発熱体構造。
3. 熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体と、
   絶縁性を有する 耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体とで構成され、
   全体形状が板状になるように、 前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体が前記熱伝導体で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
   を特徴とする発熱体構造。
4. 熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体と、
   絶縁性を有する 耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体とで構成され、
   全体形状が波形状になるように、 前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体が前記熱伝導体で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
   を特徴とする発熱体構造。
5. 熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体と、
   絶縁性を有する 耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体とで構成され、
   全体形状が凹凸状になるように、 前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体が前記熱伝導体で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
   を特徴とする発熱体構造。
6. 熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体と、
   絶縁性を有する 耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体とで構成され、
   全体形状が十字状になるように、 前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体が前記熱伝導体で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
   を特徴とする発熱体構造。
7. 熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体と、
   絶縁性を有する 耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉末状の無機複合金属を混合した熱伝導体とで構成され、
   全体形状が楕円リング状になるように、 前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体が前記熱伝導体で覆われた全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造で成ること、
   を特徴とする発熱体構造。
8. 前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体が前記熱伝導体で全覆サンドイッチ状に成型された一体化構造は、ヘアーアイロン又はヘアードライヤー、ヘアーカーラー、ヘアーブラシ、温熱美容器具に適用されること、
   を特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載した発熱体構造。
9. 熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体の外周に、
   絶縁性を有する 耐熱樹脂と、ケイ素を主体とした粉状の無機複合金属を混合した熱伝導体を覆い、
   全体形状が所望形状になるように、 前記熱伝導の高いアルミ合金体の外周に形成したステンレス合金発熱体が前記熱伝導体で覆われた全覆サンドイッチ状の一体化構造となるように射出成型して発熱体構造を製造すること、
   を特徴とする発熱体構造の製造方法。

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