JP7419384B2

JP7419384B2 - 加熱装置、そのための用途、オーム抵抗コーティング、コールドスプレーを用いたコーティングの堆積方法、及びそこで使用するための粒子のブレンド

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Publication number: JP7419384B2
Application number: JP2021542294A
Authority: JP
Inventors: ルイス，ジョン・フレデリック; ラザフォード，マーカス・ウィリアム; キーティング，スティーブン・ジョージ
Original assignee: ２ディー・ヒート・リミテッド
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2024-01-22
Anticipated expiration: 2039-09-27
Also published as: KR20210068494A; WO2020065612A1; CN112889348A; EP3858104A1; GB2577522B; JP2022508561A; CA3113840A1; AU2019346150A1; GB2577522A; US20220046763A1; GB201815753D0

Description

本発明は、加熱装置及びその用途に関する。本発明はまた、オーム抵抗コーティング、「コールドスプレー」を用いた基材上へのコーティングの堆積方法、及びそこで使用するための粒子のブレンドにも関する。

この新規な加熱装置は、オーム抵抗コーティングを備えた加熱素子を含む。加熱装置及びコーティングは、本技術分野において「コールドスプレー」又は「固相」堆積と称される低コストの製造方法を用いて製造される。この方法は、（ｉ）基材と衝突すると変形し、表面に接着する延性又は可鍛性金属、及び（ｉｉ）１若しくは複数の電気抵抗金属酸化物、炭化物、ケイ化物、二ケイ化物、窒化物、ホウ化物、又は硫化物を含む粒子、を含み、結合して基材上にオーム抵抗コーティングを生成する粒子の新規なブレンドを堆積する。延性又は可鍛性金属の電気抵抗粒子に対する典型的な比率は、２：１～１：２である。

当業者であれば、図４ａ～４ｃと図５とを比較して、コールドスプレーによって生成されたコーティングと粒子の「溶融」によって生成されたコーティングとを区別することができ、なぜなら、顕微鏡下において、「コールドスプレー」コーティングは、粒子を溶融するプロセスから得られたコーティングよりも不均質性が低いからである。

次に、加熱素子に、ＡＣ又はＤＣ電源を用いて電気が供給されて、対象のコーティングをオーム抵抗加熱することができる。

表面コーティング加熱素子を、１又は複数の金属並びに／又は酸化物、炭化物、ケイ化物、二ケイ化物、窒化物、ホウ化物、及び硫化物を充分に高い温度まで、典型的には３０００℃超まで加熱して半溶融相を介した堆積プロセスの実施を可能とする堆積技術を用いて製造するための様々な技術が知られている。そのようなプロセスでは、高い操作温度に起因して、基材が制限され、コストに影響し、多くの用途のための商品の製造が非常に高価なものとなってしまう。

粉末又はワイヤのいずれかで供給される供給原料を用いるこれらの半溶融相での適用としては、とりわけ、様々なオキシ燃料燃焼ガスを用いる溶射、高速オキシ燃料技術（ＨＶＯＦ）、及びプラズマ溶射装置が挙げられ、これらはそれぞれ、段々と高い運転温度及び／又は投入運動エネルギーで運転される。これらの技術は、商業的に充分に確立されているが、特に、高温での適用であるために、製造プロセスによって基材内部に組み込まれた応力の制御されない開放から問題が発生し得ることから、用途が制限されている。これは、特に、表面長さ及び／又は表面積が大きい場合、すなわち、１メートル四方以上の大きさものが関係する場合、特に、基材が薄い場合に、不安定性及び湾曲を引き起こす可能性がある。確立された慣行及び実践は、水冷されるプラテン又はドライアイス浴などを用いて高温溶射プロセスの過程でそのような感受性の高い基材を冷却して、溶射されている物品を冷却することである。そのような処置は、常に実行可能というわけではなく、又は堆積プロセスに対して複雑さを付与するものである。その結果、生産性及び生産コストの両方が負の影響を受ける可能性があり、一方品質の悪い物品が製造されるリスクが高まる。

国際出願ＰＣＴ／ＧＢ２００５／００３９４９号、国際出願ＰＣＴ／ＧＢ２００７／００４９９９号、及び国際出願ＰＣＴ／ＧＢ２００９／０５０６４３号において、本出願者は、溶射技術を用いた電気加熱素子の製造について記載した。家庭用白物家電、商業用調理器具、及び超高真空設備を用いた巨大科学用途を例とする様々な物品の製造を意図する一方で、本出願者は、例えば、超スリム表面コーティング加熱素子の、特に軟鋼コアを片面又は両面の薄いセラミックコーティングと共に備える高級建築パネル上への用途に基づいて、大きい新規市場の機会を見出したものであり、そのようなコーティングは、適切な電気負荷の下で４００℃などの高温まで加熱された場合であっても、高い絶縁抵抗強度を有する。

現時点でのよく考えられた知識としては、脆性若しくは硬質の金属化合物又は塩（１又は複数の金属酸化物、並びに／又は炭化物、ケイ化物、二ケイ化物、窒化物、ホウ化物、及び硫化物など）は、半溶融相での適用以外のいかなる手段によっても基材上へ堆積することができないというものであり、なぜなら、研磨性である化合物又は塩は、そうでなければ、それらが堆積されることになる面を破損してしまうからである。実際、コールドスプレーでの適用を用いる場合に、続いて適用される延性金属粒子をより良好に「固定する」目的で、処理される面を調製し、洗浄するために脆性金属酸化物を低い割合で含めることは、許容される工業的実践である。本出願者は、それらを延性又は可鍛性金属と共に、延性又は可鍛性金属の融点よりも低い温度で共堆積させ、及び充分な延性又は可鍛性金属を、典型的には少なくとも３０重量％、より特には少なくとも４０重量％で用いて、１又は複数の金属酸化物、並びに／又は炭化物、ケイ化物、二ケイ化物、窒化物、ホウ化物、及び硫化物を基材の面に結合させることによって、この問題点を克服した。

一般的技術水準は、２つの群のうちの１つに含まれる。
高温溶射技術（コールドスプレーではない）及び製品としては、以下が挙げられる。
国際公開第２０１６／０８４０１９号には、電気伝導性である第一の金属成分、第一の金属成分の電気絶縁性誘導体、及び加熱層の抵抗を安定化させる第三の成分を含む少なくとも１つの溶射された抵抗加熱層を含む抵抗ヒーターが開示されている。

米国特許第３９２２３８６号には、溶融アルミニウム小滴を酸化性雰囲気中で溶射することによって製造される加熱素子が開示されている。
英国特許第２３４４０４２号には、予め酸化した粒子を加熱し、したがって、それらが半溶融状態となり、それらを基材上に堆積することによって抵抗加熱素子を製造する方法が開示されている。

米国特許出願公開第２００８／００７５８７６号には、フレーム溶射を用いた電気加熱素子の形成方法が開示されている。
上記とは対照的に、以下の参考文献は、「コールドスプレー」技術及び製品に関する。

国際公開第２０１４／１８４１４６号には、金属を、単独で、又は合金としてコールドスプレーすることが教示されている。この教示内容は、強磁性加熱効果を発生させて温度を凝固点以上に近づけ、その後、金属合金の組み合わせがそうなるように設計されている固有のキュリー点のために遮断されることに特化した内容である。様々な強磁性金属合金、特に、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｎを含む又は含まないＣｕ－Ｎｉ及びＦｅ－Ｎｉが例示されている。

国際公開第２００５／０７９２０９号には、ナノ結晶層の製造が開示されている。それは、焼結成形体を製造するための金属及び合金の使用、並びにセラミックを用いたそれらの強化について教示している。

米国特許出願公開第２０１８／０１３８４９４号は、コールドスプレープロセスを用いたカソード又はアノード材料の堆積に関する。
中国特許第１０７８４１７４４号には、充分に予備粉砕され、真空乾燥されたナノスケール粒子の、セラミックドープ金属をベースとする複合材料を製造するためのコールドスプレーの使用が開示されている。コールドスプレーの適用後、表面が高速摩擦処理に掛けられる。それは、オーム抵抗コーティング又は加熱装置の製造について教示するものではない。

コールドスプレーに関するいずれの開示も、金属酸化物などの電気抵抗金属化合物又は塩の粒子を延性又は可鍛性金属と共堆積することによる加熱素子の形成について教示していない。

本出願者は、驚くべきことに、現行の溶射による適用に用いられる一般的に市販されている粉末粒子を含む脆性若しくは硬質の金属化合物又は塩を、溶射による堆積に関して低い温度と見なされている温度（すなわち、それらの融点よりも低い温度）で、脆性若しくは硬質の金属化合物又は塩を１若しくは複数の延性又は可鍛性金属と共に、それらが固体として維持される温度で、制御された運動量で、延性又は可鍛性金属が表面と接触すると変形し、及び脆性若しくは硬質の金属化合物又は塩が、共堆積された延性金属又は適用されている表面をグリットブラストすることなく、延性又は可鍛性金属中に埋め込まれるように堆積することによって、堆積することが可能であることを見出した。得られるコーティングは、基材と接着する。

これに関して、約４１９．５℃の融点を有する亜鉛を延性又は可鍛性金属として使用することが特に好ましいが、銅、アルミニウム、及びマンガンなどのこれよりも融点の高い延性又は可鍛性金属が用いられてもよい。

コールドスプレーで堆積されたコーティングの外観は、半溶融相で堆積されたコーティングとは異なる。当業者であれば、コールドスプレーで堆積されたコーティングを、半溶融相で生成されたコーティングと区別することができ、なぜなら、それは、顕微鏡下において、不均質性が低い外観であり、多孔度も低いからである。

本出願者は、これらの金属化合物又は塩を、延性又は可鍛性金属と一緒に基材の表面に適用することによって、例えば家屋、商業施設、及び工業施設における空間加熱の目的を含む様々な用途に用いることができる加熱装置を製造することができる。

そのような用途における理想的な基材は、鋼材コアを薄いセラミックコーティングと共に備える建築パネルであり、ＰｏｌｙｖｉｓｉｏｎＢＶから入手されるものなどである。好ましいパネルとしては、ＰｏｌｙｖｉｓｉｏｎＦｌｅｘ１又はＦｌｅｘ２パネルとして販売されているパネルが挙げられる。

好ましいコーティングとしては、酸化ニッケルと亜鉛とをブレンドすることによって製造されるコーティングが挙げられるが、他の多くの組み合わせの実証にも成功している。
他の加熱用途としては、自動推進機用途、特に電気及びハイブリッド動力列車分野における低ワットキャビン加熱器、防氷及び／又は除氷目的の航空宇宙用途、並びにコーティングがセメント質及び他の建築材料上に成される建築産業用途が挙げられる。

本発明の第一の態様によると、加熱素子を有する面を持つ基材を備えた加熱装置が提供され、加熱素子は、コールドスプレーによって基材の面上に堆積されたオーム抵抗コーティングであって、２～３００ミクロンの層厚さを有し、及び、
ｉ）銅、金、鉛、アルミニウム、白金、ニッケル、亜鉛、マグネシウム、鉄、マンガン、クロム、チタン、バナジウム、ニオブ、インジウム、テルビウム、ストロンチウム、セリウム、及びルテチウムから選択される１若しくは複数の延性又は可鍛性金属、及び
ｉｉ）１又は複数の電気抵抗金属酸化物、炭化物、ケイ化物、二ケイ化物、窒化物、ホウ化物、又は硫化物を含む粒子、
を含み、１若しくは複数の延性又は可鍛性金属は、粒子を基材の面に結合させる、オーム抵抗コーティングと、
オーム抵抗コーティングの上に配置された少なくとも１対の電気接点と、を備え、
加熱素子は、作動中、ＡＣ又はＤＣ電源と接続される。

好ましくは、加熱装置は、各々が共通の供給端子を共有し、独立したリターン端子を有する複数の加熱素子を備える。
加熱素子は、機械的手段、はんだ付け、レーザーろう付け及びレーザー溶接、付加製造、延性金属の固相堆積によって、又は電気伝導性接着剤若しくはインクを用いることによって、ＡＣ又はＤＣ電源と接続されてよい。接続は、それぞれの末端部で、及び加えて、その長さ方向に沿った中間点で行われてよい。

１つの作動モードでは、電源は、主電源によって作動される。
好ましい作動モードでは、電源は、１～１１０ボルトの範囲内で、なおより好ましくは３０ボルト未満で作動する低電圧電源である。

好ましくは、基材面は、絶縁性バリア材料を含む。
特に好ましい実施形態では、絶縁性バリア材料は、セラミックを含む。
好ましくは、基材は、シート材料を含み、最も好ましくは、建築パネルである。

シート材料は、鋼材コア及びセラミック面を含んでよい。
別の選択肢として、シート材料は、セラミック、ガラス、又はミラーガラスを含んでもよい。

シートは、様々なサイズであってよく、１５０ｃｍ^２～２００００ｃｍ^２の加熱表面積を含んでよい。
好ましくは、加熱素子は、自己制御型抵抗加熱素子である。

コーティングは、保護層でそれを覆うことによって、「保護」されてもよい。保護層は、摩耗、又は例えば水、若しくは加熱素子に対して腐食性である物質の浸透に対して保護することができ、及びそのような熱い面との不慮の接触に対するある程度の保護を提供するための、又は通電素子との不慮の接触に起因する感電から保護するための、例えば、フィルム、シート、コーティング、又は適用されたスクリード（screed）の形態を取ってよい。

加えて、保護／追加層は、低労力の拭き取り可能面として洗浄をより容易とするために用いられてよく、及び／又は熱制御コーティングであってもよい。
特に好ましい実施形態では、本発明の第一の態様の加熱素子を備えた輸送手段が提供される。

別の特に好ましい実施形態では、本発明の第一の態様の加熱素子を備えた建築物が提供される。
加熱装置は、局所的な加熱を発生させるために、又は冷たい状態からの保護を提供するために用いられてもよい。

単なる説明としての例としては、以下が挙げられる：
－水平及び垂直の建築構造体、ソーシャルハウジングを含むすべての種類の家庭用住居、オフィス、店舗、及び小売りセンターを含む商業用建築物、スポーツ複合施設、並びに物流センター、ワークショップなどを含む工業施設、を含む；
－橋、トンネル、遮蔽路、バス停及び列車の駅、シェルターなど、並びに指定された屋外喫煙エリア；
－低温に曝露されやすい航空機用の外装パネル又は内装パネル；
－列車用線路、より具体的にはポイント；
－競技場の階段席及び階段、走路、前庭、道路、及び歩道；
－標識及び広告用掲示板；
－工業用冷蔵室及び冷凍室；並びに
－洗車場、工場、空港、畜舎、農場及び家畜用建築物、競技場、流通、エキシビション、及びエンターテインメントセンター／複合施設、倉庫、並びに他の大面積／容積建築物。

単なる説明としての建築構造体の例としては、以下が挙げられる：
－壁；
－天井；
－支持柱；
－床；
－屋根（裏面及び表面－積雪／重量の積み上がり防止のため）、及び
－サウナ、加熱室、ピザ及びタンドール（tandori）オーブンを含む構造体内の機能性発熱ユニット。

構造体は、多くの様々な材料から製造されてよい。処理することができる好ましい材料としては、例えば：
－コンクリートを含むセメント質、セラミック、及び類似の材料；
－アスファルト、ビチューメン、及び類似の油系材料；
－プラスチック及びポリマー；
－複合材料；並びに
－金属、絶縁金属面、及びエナメル、
などの建築材料が挙げられる。

本発明はまた、本発明の第一の態様に従う加熱装置に電力を供給することを含む空間の加熱方法も提供する。
好ましくは、空間の加熱方法は、５分間未満でコーティングを＞９０℃まで加熱する。

好ましくは、発生される熱は、主として赤外線放射熱エネルギーの形態である。
加熱出力は、ある程度、トラック構成によって制御することができる。トラックは、直列に、又は並列に、又は直並列に堆積されてよく、それによって、所望される単位面積あたりの加熱出力を発生させるのに必要とされる電気抵抗が作り出される。例としては、以下が挙げられる：
ＩＲ放射ルームヒーターの場合、例えば、典型的には１ｍ^２あたり４００～８００ワット、
歩道、標識、階段席の場合、例えば、典型的には１ｍ^２あたり２００～３００ワット、
建築構造体の場合、例えば、典型的には１ｍ^２あたり４０～１００ワット、
航空機の翼の場合、例えば、典型的には１ｍ^２あたり１００～２００ワット、
電気自動車タクシーのヒーターの場合、例えば、典型的には１ｍ^２あたり４００～８００ワット。

本発明の第二の態様によると、基材の面上に堆積された層を含むオーム抵抗コーティングが提供され、層は、２～３００ミクロンの厚さを有し、及び、
ｉ）銅、金、鉛、アルミニウム、白金、ニッケル、亜鉛、マグネシウム、鉄、マンガン、クロム、チタン、バナジウム、ニオブ、インジウム、テルビウム、ストロンチウム、セリウム、及びルテチウムから選択される１若しくは複数の延性又は可鍛性金属、及び
ｉｉ）１又は複数の電気抵抗金属酸化物、炭化物、ケイ化物、二ケイ化物、窒化物、ホウ化物、又は硫化物を含む粒子、
を含み、１若しくは複数の延性又は可鍛性金属は、粒子を基材の面に結合させる。

最も好ましくは、層は、２０～７０ミクロンの厚さを有する。
好ましくは、層は、面積基準で基材の面の少なくとも１０％を覆っている。
最も好ましくは、層は、面積基準で基材の面の少なくとも５０％を覆っている。

層は、単一の又は複数の、分離された又は重なったトラックとして堆積され得る。
コーティングは、一定した寸法（均一な幅と厚さ）を有することができるような方法で堆積されてよく、又は任意の点若しくは領域での抵抗（及びその結果としての加熱効果）を、所望される場合に不均一な効果を実現することができるように制御可能であるような可変の方法で堆積されてもよい。これは、例えば堆積物の幅若しくは厚さを変更することによって変化させることにより、並びに／又は存在する電気抵抗金属化合物の、特には金属酸化物の配合及び／若しくはレベルを変化させることにより、又は隣接するトラック間の間隔を変化させることにより、トラックの形状若しくは構成を変化させて行うことができる。この方法により、例えば、構造体の周辺部において、例えばその中央部と比較してより大きい加熱効果を実現することが可能であり、又はインテリジェントセントラルコントロールユニットを介して接続された場合に、調整可能な加熱出力を得ることができるように、より広いヒーター面内に別々に制御可能である加熱ゾーンを提供することが可能である。調整可能なシステムは、季節による加熱の変動を受け入れることができ、又は日常的な使用の過程でのエネルギー効率を向上することができる。

本発明の第三の態様によると：
ｉ）少なくとも１つの延性又は可鍛性金属を、
ｉｉ）
ａ）１若しくは複数の金属及び／又は１若しくは複数のメタロイドと、その化合物又は塩；又は
ｂ）１若しくは複数の金属若しくはメタロイドの化合物又は塩、
のいずれかを含む粒子
と共に含む、コールドスプレー又は固相堆積のためのブレンドが提供され；
少なくとも１つの延性又は可鍛性金属は、ブレンドが、１０００℃未満の温度で堆積された場合に基材の面上にコーティングを形成することを可能とするのに充分な重量基準での量で存在する。

好ましくは、１若しくは複数の金属若しくはメタロイドの化合物又は塩は、酸化物、炭化物、ケイ化物、二ケイ化物、窒化物、ホウ化物、又は硫化物のうちの１又は複数を含む。

最も好ましくは、１若しくは複数の金属若しくはメタロイドの化合物又は塩は、酸化物である。
好ましくは、１又は複数の金属化合物は、銅、金、鉛、アルミニウム、白金、ニッケル、亜鉛、クロム、マグネシウム、鉄、マンガン、チタン、バナジウム、ニオブ、インジウム、テルビウム、ストロンチウム、セリウム、及びルテチウムを含む。

最も好ましくは、１又は複数の金属化合物は、ニッケルを含む。
好ましくは、１又は複数のメタロイドは、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、及びアスタチンから選択される。

好ましくは、１若しくは複数の延性又は可鍛性金属は、金、銀、アルミニウム、銅、スズ、鉛、亜鉛、鉄、マンガン、白金、ニッケル、タングステン、及びマグネシウムから選択される。

最も好ましくは、１若しくは複数の延性又は可鍛性金属は、亜鉛、又はニッケルとの混合物中の亜鉛である。
ブレンドは、重量基準で、１０～９０％の１若しくは複数の延性又は可鍛性金属を含んでよい。

最も好ましくは、ブレンドは、４０～６０％の１若しくは複数の延性又は可鍛性金属を含む。
典型的には、以下のいずれか：
ａ）１若しくは複数の金属及び／又は１若しくは複数のメタロイドと、その化合物又は塩；又は
ｂ）１若しくは複数の金属若しくはメタロイドの化合物又は塩、
を含む粒子は、０．１～１５０ミクロンの平均粒子サイズを有する。

最も好ましくは、粒子は、５～３５ミクロンの平均粒子サイズを有する。
特に好ましい実施形態では、粒子は、ニッケルの酸化物、鉄の酸化物、及び／又はクロムの酸化物を含む。

１若しくは複数の金属及び／又は１若しくは複数のメタロイドと、その化合物又は塩は、例えば、金属粉末を、金属粉末が溶融状態となって制御可能な程度まで酸化（など）し、その後急冷され、単離され、乾燥されるように、熱堆積装置の加熱ゾーンに空気雰囲気（又は他の適切なガス）下で通すことによって得られる予め酸化（など）された粉末として得られ得る。

電気抵抗金属酸化物（炭化物、ケイ化物、二ケイ化物、窒化物、ホウ化物、硫化物、並びに他の非金属、及び／若しくはメタロイド、又はそれらの組み合わせ）、及びその混合物は、好ましくは、温度の上昇と共に抵抗の上昇を呈するものから選択される。

本発明の第四の態様によると、
ｉ）少なくとも１つの延性又は可鍛性金属を
ｉｉ）
ａ）１若しくは複数の金属及び／又は１若しくは複数のメタロイドと、その塩を含む化合物又は塩；又は
ｂ）１若しくは複数の金属若しくはメタロイドの化合物又は塩、
のいずれかを含む粒子；
と共に含むブレンドを堆積して、基材の面上にコーティングを形成する方法が提供され、
その方法は：
ｉ）ブレンド成分をコールドスプレー装置に供給すること、及び
ｉｉ）ブレンド粒子を、ノズルを通してブレンド粒子を加速する加熱圧縮超音速ガスジェットを介して、ある温度及び圧力で、ノズルからある距離に配置された基材の面に、ブレンド粒子が面に接着するように堆積して、その上にコーティングを形成すること、
によってブレンドを面に接着させる工程を含む。

温度は、１００℃～１２００℃であってよい。
最も好ましくは、温度は、６００℃未満である。
さらにより好ましくは、温度は、１若しくは複数の延性又は可鍛性金属粒子の溶融又は部分軟化を引き起こす温度よりも低く、したがって、亜鉛が用いられる場合、温度は、４００℃未満であるべきである。

好ましくは、圧力は、１～１０ａｔｍである。
好ましくは、方法は、真空なしで行われる。
好ましくは、距離は、１ｍ未満であり、さらにより好ましくは、１～３０ｃｍである。

好ましくは、粒子は、０．１～１５０ミクロンの平均粒子サイズを有し、より好ましくは、１５～３５ミクロンである。
好ましくは、ガスは、空気、酸素、窒素、二酸化炭素、アルゴン、又はネオンであるが、例えば溶接で用いられる他のガスが用いられる可能性もある。

本発明の実施形態について、以降、添付の図面を参照してさらに記載する。

図１は、少なくとも１つの延性又は可鍛性金属から、ａ）１若しくは複数の金属及び／又は１若しくは複数のメタロイドと、その化合物又は塩；又はｂ）１若しくは複数の金属若しくはメタロイドの化合物又は塩、のいずれかを含む粒子と共に形成されたブレンドの模式図である。図２は、本発明の第三の態様の方法での使用に適する装置を示す。図３は、基材上に堆積された本発明のコーティングの模式図である。図４ａ～図４ｃは、現行技術に従って、粒子が半溶融状態で堆積される溶射によって基材上に形成されたコーティングの、順に増加する倍率での顕微鏡画像である。図４ａ～図４ｃは、現行技術に従って、粒子が半溶融状態で堆積される溶射によって基材上に形成されたコーティングの、順に増加する倍率での顕微鏡画像である。図４ａ～図４ｃは、現行技術に従って、粒子が半溶融状態で堆積される溶射によって基材上に形成されたコーティングの、順に増加する倍率での顕微鏡画像である。図５は、本発明に従って、粒子が固相状態で堆積されるコールドスプレーによって基材上に形成されたコーティングの顕微鏡画像である。図６は、本発明の第四の態様に従う加熱装置を示す。

図１を参照すると、ｉ）典型的には粒子としての、少なくとも１つの延性又は可鍛性金属（１８）を、ｉｉ）ａ）１若しくは複数の金属（１２）及び／又はメタロイド（１４）と、その化合物又は塩（１６）、又はｂ）１若しくは複数の金属若しくはメタロイドの化合物又は塩（１６）、を含む粒子（２０）と混合することによって製造された、コールドスプレー又は固相堆積のためのブレンド（１０）が示される。

ブレンド（１０）は、予め混合されてから、本発明の方法で用いるためのコールドスプレー装置又は他の固相堆積装置に導入されてよく、又は別々に導入されて、ｉｎｓｉｔｕで混合されてもよい。

図２を参照すると、ブレンド（１０）は、ブレンド粒子（２２）が加熱（５２）圧縮（５４）された超音速ガスジェット（５６）を通され、そこで温度（Ｔ）及び圧力（Ｐ）でノズル（５８）を通して、ノズルから距離（Ｄ）に配置されている基材（４０）の面（４２）に向かって加速され、それによってブレンド粒子（２２）が面（４２）に接着してコーティング（３０）を形成するように、コールドスプレー装置（５０）に供給されてよい。

その結果、コーティング（３０）が得られ、図３を参照すると、ここでは、ｉ）少なくとも１つの延性又は可鍛性金属（１８）が、ｉｉ）ａ）１若しくは複数の金属（１２）及び／又はメタロイド（１４）と、その化合物又は塩（１６）、又はｂ）１若しくは複数の金属若しくはメタロイドの化合物又は塩（１６）、を含む粒子（２０）を、基材（４０）の面（４２）に「結合」させるように作用している。

本発明のコールドスプレーコーティングは、当業者であれば、堆積されるべき粒子を溶融する溶射技術によって生成されるコーティングと区別することができる。コールドスプレーコーティングは、溶射によるコーティングよりも低い不均質性及び多孔度を呈する。

高延性材料を用いたＨＶＯＦによる溶射では、高延性成分のみを用いて特に高い温度及び速度で作業された場合、低多孔度で高密度の堆積を実現することができる。しかし、熱堆積技術（フレーム溶射など）又は溶射される組成物の大半は、非常に一定しないレベルの密度（５０％～８５％の範囲）（すなわち、１５％～５０％の多孔度レベル）という結果をもたらす。一般に、より高い密度レベルは、延性材料のレベルが特に高い領域（又はコーティング全体）で実現され、より低い密度（より高い多孔度）レベルは、（脆性）セラミック成分がより突出している領域で実現される。

対照的に、脆性セラミックの種類の成分と共に現行の延性金属をコールドスプレーすることによって実現される密度レベルは、全体として＞９０％密度（＜１０％多孔度）のレベルをもたらす。

実際、本発明のコーティングの多孔度は、１０％未満、８％、６％、４％から低くは３％、２％、又は１％であり得る。
これは、図４ａ～４ｃ（溶射コーティング）と図５ａの本発明のコールドスプレーコーティングとの比較によって示される。

図４ａは、フレーム溶射された複合金属／金属酸化物堆積物の複雑なマイクロ構造を示す。溶射後の様々な相のランダムな分布及び分離が存在する。金属粒子（１８）は、それらの後方散乱光反射が高いことから、白色として示されている。複合金属酸化物（２０）は、灰色色調で現れており、一方濃い色の領域は、ボイド又は「中空部」であり、これらのコーティングの高い全体としての多孔度をもたらしている。

溶融相による適用時に起こる高い（しかし一定しない）度合いの金属粒子の歪みは、高倍率でより明らかとなっている。粒子は、完全に「つぶれて平たくなった（splatted）」状態（フレーム内のより高い温度ゾーンへの曝露、及び／又はより短い飛行経路のために、衝突までに冷却される機会が少ないことによって）から、異なる度合いの変形を通して、一部のほとんど球状に維持されるものまで、様々である。最も歪んだ種は、フレーム中に存在する利用可能な周囲酸素ガスと反応して様々な度合いの酸化も受けることになり、「平たい状態（splats）」の中及び周囲の両方に非常に複雑なマイクロ構造も発現させる。

図４ｂは、図４ａからの面を、倍率を２．５×に上げて示す。非常に複雑なマイクロ構造は、金属（より明るい）ゾーン（１８）及び金属酸化物（より灰色）ゾーン（２０）内でより明らかである。ボイドは、やはりより暗い領域として示される。

図４ｃは、５×の倍率でのコーティングを示す。金属領域（１８）は、細孔を示し、金属酸化物シェル領域（２０）で囲まれている。領域（１８）の元素マッピングは、高いレベルのニッケル金属を、埋め込まれた酸化物粒子の存在と共に示しているが、酸化物粒子は、より高い濃度の鉄及びクロムの酸化物を含有し、これらはいずれも、溶融相の飛行時にフレーム中に存在する利用可能な酸素と優先的に反応するものと考えられる。同様に、金属酸化物相の壊れた外部シェル中に小金属粒子が多く存在することにも留意されたい。これは、明らかに、溶射堆積物の複雑さ、及び結果としての不均質性を示している。

これらは、金属酸化物（２０）粒子が延性金属（１８）中に埋め込まれている図５の図に代表される固相堆積プロセスを起こすコールドスプレーによる適用プロセスを用いることから得られる不均質性が非常に低い構造と、良い対照を成し得る。

分布は依然として不均質であるが、構成成分ゾーン（すなわち、電気伝導性延性金属ゾーン、及び電気非伝導性脆性金属酸化物又は金属塩ゾーン）は、溶融相への移行はまったく起こしておらず、したがって、それぞれの組成も化学的修飾を受けていない。そのようなコーティングを製造する際の課題は、コーティングされている基材及び／又は既に堆積されたいずれの材料に対しても単に「グリットブラスト」してしまうことのないように、用いられるコールドスプレーユニットの物理的適用条件を注意深く制御することである。これは、金属酸化物／金属塩の脆性の性質自体に起因しており、それらは通常、１００％延性金属を堆積する場合に基材の面を洗浄するためのグリットブラスト粉末として用いられるものである。

粉末混合及びコールドスプレーガンを通しての供給を定められた比率で注意深く制御することによって、本出願者は、均一な加熱性能を有する再現性のある組成物を実現することができる。

例示的な方法では、ブレンド（１０）は、例１～７のいずれかに示される通りであってよい。
５～３５ミクロンの平均径を有する粒子が、空気のガス流中で６００℃の温度まで加熱され、約５ａｔｍの圧力で装置から放出されて、８ｍｍ～３００ｍｍの距離を移動し、そこでセラミック面（４２）上に堆積され、そこで厚さ約４５ミクロンの層（３２）のコーティング（３０）を形成する。

コーティング（３０）は、制御された方法で堆積されて、機能性コンポーネントを例えば形成し得る１又は複数のトラック（４４）を形成し得る。したがって、図６に示されるように、加熱装置（６０）は、例えば酸化ニッケル及び亜鉛を含むコーティング（３０）を備えた加熱素子（６２）がトラックを形成する方法で堆積されたセラミック面（４２）を有する鋼基材（４０）を備える。加熱装置を加熱することができるように電源（６８）に接続することができる１対の電気接点（６４；６６）が備えられる。

別の選択肢として、この装置は、共通の供給端子（６４）を共有し、独立したリターン端子（６６）を有する複数の加熱素子を備えていてもよい。
電源は、好ましくは、３０Ｖ未満の低電圧電源である。

加熱装置は、多くの異なる用途に用いることができるが、特に好ましい２つの用途は、自動車、トラック、列車、船舶、及び航空機などであるがこれらに限定されない輸送手段、並びに家、オフィス、病院、及び倉庫などであるがこれらに限定されない建築物である。

本発明をさらに例示するために、いくつかの例示的ブレンド、及び加熱素子を形成するためのそれらの基材上への堆積の詳細について以下に記載する。
例１
粒子サイズ範囲が１５～３０μｍである重量基準で７５：２３：２の混合物の亜鉛金属粉末（１８）、ニッケル金属粉末（１２）、及びアルミナ（１６）粉末のブレンド（１０）を、コールドスプレー又は固相装置を用いて、ガラス質エナメル（４２）を施した鋼基材（４０）上に、キャリアガスとして５．６ｂａｒに圧縮し、約６００℃に加熱した空気を用いて、４ｃｍ／秒のスプレー速度でおよそ０．４５ｃｍ幅の平行素子トラックが堆積されるように、１０ｍｍの間隔で堆積した。２０ＶのＡＣ電源を堆積された素子トラックの長さ方向にわたって接続すると、素子トラックは、１２０℃に加熱され、４アンペアの電流を引き出した。

例２
例１で用いたものと同じ亜鉛粉末、ニッケル粉末、及びアルミナのブレンドを、熱予備酸化したＩｎｃｏｎｅｌ６００合金（およそ１０％の全体酸化レベルまで、及び４５μｍ以下）と５．６ｂａｒの圧力で１：１でブレンドし、１２ｍｍの間隔及び４ｃｐｓのスプレー速度を用いて、プラズマ溶射アルミナ鋼基材上へ、キャリアガスとして約６００℃に加熱した圧縮空気を用いて、合計で約４．５ｃｍ幅まで隣接するトラックが堆積されるように堆積した。１０ＶのＡＣ電源を堆積された素子トラックの長さ方向にわたって接続すると、素子トラックは、６０℃に加熱され、３アンペアの電流を引き出した。

例３
例２に従うブレンドを、１０ｃｍの間隔及び８ｃｐｓのトラバース速度を用いて強化ガラス基材上に４００℃でスプレーし、およそ０．４５ｃｍ幅の平行素子として堆積した。

例４
例２に従うブレンドを、８ｃｍの間隔及び４ｃｐｓのトラバース速度を用いて、ＳｉＮセラミックブロック上に６００℃及び５．６ｂａｒの圧力でスプレーし、合計で約４．５ｃｍ幅まで隣接するトラックを製造した。

例５
酸化ニッケル粉末（１６）（１５μｍ）と亜鉛金属粉末（１８）との４：１ブレンドを、６００℃及び４．４ｂａｒの圧力で、８ｃｍの間隔及び８ｃｐｓのトラバース速度を用いて、セラミックコーティングした鋼材建築パネル上にスプレーし、およそ０．４５ｃｍ幅の平行素子トラックを堆積した。

例６
亜鉛金属粉末（１８）、ニッケル金属粉末（１２）、及び例２で用いた熱予備酸化したＩｎｃｏｎｅｌ６００合金（１６）のブレンドを、４００℃及び５．６ｂａｒの圧力で、８ｃｍの間隔及び１２ｃｐｓのトラバース速度を用いて、セラミックコーティングした鋼材建築パネル上にスプレーし、およそ０．４５ｃｍ幅の平行素子トラックを堆積した。４０ＶのＤＣ電源を堆積された素子トラックの長さ方向にわたって接続すると、素子トラックは、１１０℃に加熱され、２アンペアの電流を引き出した。

例７
例２で用いた熱予備酸化したＩｎｃｏｎｅｌ６００合金（１６）と亜鉛金属粉末（１８）との６：１のブレンドを、５７０℃及び５．６ｂａｒの圧力で、８ｃｍの間隔及び４ｃｐｓのトラバース速度を用いて、セラミックコーティングした鋼材建築パネル上にスプレーし、およそ０．４５ｃｍ幅の平行素子トラックを堆積した。２４０ＶのＡＣ主電源を堆積されたトラックの長さ方向にわたって接続すると、トラックは、２５０℃に加熱され、０．９アンペアの電流を引き出した。
［１］加熱素子（６２）を有する面（４２）を持つ基材（４０）を備えた加熱装置（６０）であって、
前記加熱素子は、コールドスプレーまたは固相堆積によって前記基材（４０）の前記面（４２）上に堆積されたオーム抵抗コーティング（３０）であって、２乃至３００ミクロンの層（３２）厚さを有し、及び、
ｉ）少なくとも３０重量％の、銅、アルミニウム、亜鉛、及びマンガンから選択される１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）、及び
ｉｉ）金属（１２）及び／又はメタロイド（１４）の化合物又は塩（１６）を含む電気抵抗粒子（２０）、
を含むオーム抵抗コーティングと、
ＡＣ又はＤＣ電源（６８）と接続するための、前記オーム抵抗コーティング上に配置された少なくとも１対の電気接点（６４；６６）と、を備え、
ここで、前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）の溶融又は部分軟化を引き起こす温度よりも低い温度（Ｔ）で操作されるコールドスプレーまたは固相堆積により、前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）は前記電気抵抗粒子（２０）を前記基材（４０）の前記面（４２）に結合させてオーム抵抗コーティング（３０）を形成し、
ここで、前記オーム抵抗コーティング（３０）は、溶射によるコーティングよりも低い不均質性及び多孔度を示し、９０％を超える密度及び１０％未満の多孔度を有し、前記電気抵抗粒子（２０）が前記延性又は可鍛性金属（１８）の中にあることを特徴とする、
加熱装置。
［２］ｉｉ）の前記化合物が酸化物、炭化物、窒化物、及びホウ化物から選択され、前記塩がケイ化物及び二ケイ化物から選択される、［１］に記載の加熱装置。
［３］前記装置が、各々が共通の供給端子（６４）を共有し、独立したリターン端子（６６）を有する複数の加熱素子（６２）を備える、［１］又は［２］に記載の加熱装置。
［４］主作動電源に接続される、［１］乃至［３］のいずれか一つに記載の加熱装置。
［５］１乃至１１０ボルトの範囲内で作動する低電圧電源に接続される、［１］乃至［３］のいずれか一つに記載の加熱装置。
［６］前記低電圧電源が、３０ボルト未満で作動する、［５］に記載の加熱装置。
［７］前記面（４２）が、絶縁性バリア材料を含む、［１］乃至［６］のいずれか一つに記載の加熱装置。
［８］前記絶縁性バリア材料が、セラミックである、［７］に記載の加熱装置。
［９］前記基材（４０）が、シート材料を含む、［１］乃至［６］のいずれか一つに記載の加熱装置。
［１０］前記シート材料が、建築パネルである、［９］に記載の加熱装置。
［１１］前記シート材料が、鋼材コア及びセラミック面を含む、［９］又は［１０］に記載の加熱装置。
［１２］前記シート材料が、ガラス又はミラーガラスシートである、［９］に記載の加熱装置。
［１３］前記面が、１５０ｃｍ^２乃至２００００ｃｍ^２の加熱表面積を有する、［１］乃至［１２］のいずれか一つに記載の加熱装置。
［１４］前記加熱素子が、自己制御型抵抗加熱素子である、［１］乃至［１３］のいずれか一つに記載の加熱装置。
［１５］［１］乃至［１４］のいずれか一つに記載の加熱素子を備えた輸送手段。
［１６］［１］乃至［１４］のいずれか一つに記載の加熱素子を備えた建築物。
［１７］基材（４０）の面（４２）上にコールドスプレーまたは固相堆積によって堆積された層（３２）を含むオーム抵抗コーティング（３０）であって、前記層は、２乃至３００ミクロンの厚さを有し、及び、
ｉ）少なくとも３０重量％の、銅、アルミニウム、亜鉛、及びマンガンから選択される１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）、及び
ｉｉ）金属（１２）及び／又はメタロイド（１４）の化合物又は塩（１６）を含む電気抵抗粒子（２０）、
を含み、
ここで、前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）の溶融又は部分軟化を引き起こす温度よりも低い温度（Ｔ）で操作されるコールドスプレーまたは固相堆積により、前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）は前記電気抵抗粒子（２０）を前記基材（４０）の前記面（４２）に結合させてオーム抵抗コーティング（３０）を形成し、
ここで、前記オーム抵抗コーティング（３０）は、溶射によるコーティングよりも低い不均質性及び多孔度を示し、９０％を超える密度及び１０％未満の多孔度を有し、前記電気抵抗粒子（２０）が前記延性又は可鍛性金属（１８）の中にあることを特徴とする、
オーム抵抗コーティング（３０）。
［１８］ｉｉ）の前記化合物が酸化物、炭化物、窒化物、及びホウ化物から選択され、前記塩がケイ化物及び二ケイ化物から選択される、［１７］に記載のオーム抵抗コーティング（３０）。
［１９］前記層（３２）が、２乃至３００ミクロンの厚さを有する、［１７］または［１８］に記載のオーム抵抗コーティング（３０）。
［２０］前記層（３２）が、２０乃至７０ミクロンの厚さを有する、［１９］に記載のオーム抵抗コーティング（３０）。
［２１］前記層が、面積基準で前記基材（４０）の前記面（４２）の少なくとも１０％を覆う、［１８］乃至［２０］のいずれか一つに記載のオーム抵抗コーティング（３０）。
［２２］前記層が、面積基準で前記基材（４０）の前記面（４２）の少なくとも５０％を覆う、［２１］に記載のオーム抵抗コーティング（３０）。
［２３］前記層が、単一の又は複数の、分離された又は重なったトラック（４４）として堆積される、［１８］乃至［２２］のいずれか一つに記載のオーム抵抗コーティング（３０）。
［２４］ｉ）銅、アルミニウム、亜鉛、及びマンガンから選択される、少なくとも１つの延性又は可鍛性金属（１８）を、
ｉｉ）１又は複数の金属（１２）及び／又は１又は複数のメタロイド（１４）と、その化合物又は塩（１６）、を含む粒子（２０）、
と共に含む、コールドスプレー又は固相堆積のためのブレンド（１０）であって、
前記少なくとも１つの延性又は可鍛性金属（１８）は、前記ブレンド（１０）が、前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）の溶融又は部分軟化を引き起こす温度よりも低い温度（Ｔ）で堆積された場合に、基材（４０）の面（４２）上にコーティング（３０）を形成することを可能とするのに充分な少なくとも３０重量％の量で存在する、
ブレンド（１０）。
［２５］ｉｉ）の前記化合物が酸化物、炭化物、窒化物、及びホウ化物から選択され、前記塩がケイ化物及び二ケイ化物から選択される、［２４］に記載のブレンド（１０）。
［２６］前記１又は複数の金属（１２）が、ニッケルである、［２４］に記載のブレンド（１０）。
［２７］前記１又は複数のメタロイド（１４）が、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、及びアスタチンから選択される、［２４］に記載のブレンド（１０）。
［２８］前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）が、亜鉛である、［２４］に記載のブレンド（１０）。
［２９］４０乃至６０％の前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）を含む、［２４］に記載のブレンド（１０）。
［３０］前記粒子（２０）が、０．１乃至１５０ミクロンの平均粒子サイズを有する、［２４］乃至［３０］のいずれか一つに記載のブレンド（１０）。
［３１］前記粒子（２０）が、５乃至３５ミクロンの平均粒子サイズを有する、［３０］に記載のブレンド（１０）。
［３２］前記粒子が、ニッケルの酸化物、鉄の酸化物、及び／又はクロムの酸化物を含む、［２４］乃至［３１］のいずれか一つに記載のブレンド（１０）。
［３３］ｉ）少なくとも３０重量％の、銅、アルミニウム、亜鉛、及びマンガンから選択される少なくとも１つの延性又は可鍛性金属（１８）を、
ｉｉ）１又は複数の金属（１２）及び／又は１又は複数のメタロイド（１４）と、その化合物又は塩（１６）、を含む粒子（２０）、
と共に含むブレンド（１０）を堆積して、基材（４０）の面（４２）上にオーム抵抗コーティング（３０）を形成する方法であって、
ａ）ブレンド成分（１８；２０）をコールドスプレー装置または固相堆積装置（５０）に供給すること、及び
ｂ）ブレンド粒子（２２）を、ノズル（５８）を通して前記ブレンド粒子（２２）を加速する加熱（５２）圧縮（５４）超音速ガスジェット（５６）を介して、前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）の溶融又は部分軟化を引き起こす温度よりも低い温度（Ｔ）及び圧力（Ｐ）で、前記ノズルからある距離（Ｄ）に配置された前記基材（４０）の前記面（４２）に、前記ブレンド粒子（２２）が前記面（４２）に接着するように堆積して、前記面上に、溶射によるコーティングよりも低い不均質性及び多孔度を示し、９０％を超える密度及び１０％未満の多孔度を有し、前記電気抵抗粒子（２０）が前記延性又は可鍛性金属（１８）中に埋め込まれていることを特徴とするオーム抵抗コーティング（３０）を形成すること、
によって前記ブレンド（１０）を前記面（４２）に接着させる工程を含む、
方法。
［３４］ｉｉ）の前記化合物が酸化物、炭化物、窒化物、及びホウ化物から選択され、前記塩がケイ化物及び二ケイ化物から選択される、［３３］に記載の方法。
［３５］前記温度が、前記延性又は可鍛性金属（１８）に応じて決められる、１００℃乃至１２００℃の温度である、［３３］または［３４］に記載の方法。
［３６］前記圧力が、１乃至１０ａｔｍである、［３３］乃至［３５］のいずれか一つに記載の方法。
［３７］真空なしで行われる、［３３］乃至［３６］のいずれか一つに記載の方法。
［３８］前記距離（Ｄ）が、１ｍ未満である、［３３］乃至［３７］のいずれか一つに記載の方法。
［３９］前記距離が、１乃至３０ｃｍである、［３８］に記載の方法。
［４０］前記粒子（２０）が、０．１乃至１５０ミクロンの平均粒子サイズを有する、［３３］乃至［３９］のいずれか一つに記載の方法。
［４１］前記粒子（２０）が、１５乃至３５ミクロンの平均粒子サイズを有する、［４０］に記載の方法。
［４２］前記ガスが、空気、酸素、窒素、二酸化炭素、アルゴン、又はネオンである、［３３］乃至［４１］のいずれか一つに記載の方法。
［４３］［１］乃至［１４］のいずれか一つに記載の加熱装置（６０）に電力を供給することを含む、空間（７０）の加熱方法。
［４４］５分間未満で前記加熱装置を＞９０℃まで加熱する、［４３］に記載の空間の加熱方法。
［４５］発生される前記熱が、主として赤外線放射熱エネルギーの形態である、［４３］または［４４］に記載の空間の加熱方法。

Claims

加熱素子（６２）を有する面（４２）を持つ基材（４０）を備えた加熱装置（６０）であって、
前記加熱素子は、コールドスプレーまたは固相堆積によって前記基材（４０）の前記面（４２）上に堆積されたオーム抵抗コーティング（３０）であって、２乃至３００ミクロンの層（３２）厚さを有し、及び、
ｉ）少なくとも３０重量％の、銅、アルミニウム、亜鉛、及びマンガンから選択される１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）、及び
ｉｉ）金属（１２）及び／又はメタロイド（１４）の化合物又は塩（１６）を含む電気抵抗粒子（２０）、ここで、前記化合物が酸化物、炭化物、窒化物、及びホウ化物から選択され、前記塩がケイ化物及び二ケイ化物から選択される、
を含むオーム抵抗コーティングと、
ＡＣ又はＤＣ電源（６８）と接続するための、前記オーム抵抗コーティング上に配置された少なくとも１対の電気接点（６４；６６）と、を備え、
ここで、前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）の溶融又は部分軟化を引き起こす温度よりも低い温度（Ｔ）で操作されるコールドスプレーまたは固相堆積により、前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）は前記電気抵抗粒子（２０）を前記基材（４０）の前記面（４２）に結合させてオーム抵抗コーティング（３０）を形成し、
ここで、前記オーム抵抗コーティング（３０）は、９０％を超える密度及び１０％未満の多孔度を有し、前記電気抵抗粒子（２０）が前記延性又は可鍛性金属（１８）中に埋め込まれていることを特徴とする、
加熱装置。
ｉｉ）の前記金属（１２）はニッケル、鉄、及び／またはクロムであり、前記メタロイド（１４）はホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、またはアスタチンであり、前記延性又は可鍛性金属（１８）は亜鉛である、請求項１に記載の加熱装置。
前記装置が、各々が共通の供給端子（６４）を共有し、独立したリターン端子（６６）を有する複数の加熱素子（６２）を備える、請求項１又は２に記載の加熱装置。
前記面（４２）が、絶縁性バリア材料を含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加熱装置。
前記絶縁性バリア材料が、セラミックである、請求項４に記載の加熱装置。
前記基材（４０）が、シート材料を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の加熱装置。
前記シート材料が、建築パネルである、請求項６に記載の加熱装置。
前記シート材料が、鋼材コア及びセラミック面を含み、または、ガラス又はミラーガラスシートである、請求項６又は７に記載の加熱装置。
前記面が、１５０ｃｍ^２乃至２００００ｃｍ^２の加熱表面積を有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の加熱装置。
前記加熱素子が、自己制御型抵抗加熱素子である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の加熱装置。
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の加熱素子を備えた輸送手段または建築物。
基材（４０）の面（４２）上にコールドスプレーまたは固相堆積によって堆積された層（３２）を含むオーム抵抗コーティング（３０）であって、前記層は、２乃至３００ミクロンの厚さを有し、及び、
ｉ）少なくとも３０重量％の、銅、アルミニウム、亜鉛、及びマンガンから選択される１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）、及び
ｉｉ）金属（１２）及び／又はメタロイド（１４）の化合物又は塩（１６）を含む電気抵抗粒子（２０）、ここで、前記化合物が酸化物、炭化物、窒化物、及びホウ化物から選択され、前記塩がケイ化物及び二ケイ化物から選択される、
を含み、
ここで、前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）の溶融又は部分軟化を引き起こす温度よりも低い温度（Ｔ）で操作されるコールドスプレーまたは固相堆積により、前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）は前記電気抵抗粒子（２０）を前記基材（４０）の前記面（４２）に結合させてオーム抵抗コーティング（３０）を形成し、
ここで、前記オーム抵抗コーティング（３０）は、９０％を超える密度及び１０％未満の多孔度を有し、前記電気抵抗粒子（２０）が前記延性又は可鍛性金属（１８）中に埋め込まれていることを特徴とする、
オーム抵抗コーティング（３０）。
前記層（３２）が、２０乃至７０ミクロンの厚さを有する、請求項１２に記載のオーム抵抗コーティング（３０）。
前記層が、面積基準で前記基材（４０）の前記面（４２）の少なくとも１０％を覆う、請求項１２または１３に記載のオーム抵抗コーティング（３０）。
前記層が、単一の又は複数の、分離された又は重なったトラック（４４）として堆積される、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載のオーム抵抗コーティング（３０）。
請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載のオーム抵抗コーティング（３０）を基材（４０）の面（４２）上に形成する方法であって、
ｉ）少なくとも３０重量％の、銅、アルミニウム、亜鉛、及びマンガンから選択される１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）、及び
ｉｉ）金属（１２）及び／又はメタロイド（１４）の化合物又は塩（１６）を含む電気抵抗粒子（２０）、ここで、前記化合物が酸化物、炭化物、窒化物、及びホウ化物から選択され、前記塩がケイ化物及び二ケイ化物から選択される、
を含むブレンド（１０）を、
ａ）ブレンド成分（１８；２０）をコールドスプレー装置または固相堆積装置（５０）に供給すること、及び
ｂ）ブレンド粒子（２２）を、ノズル（５８）を通して前記ブレンド粒子（２２）を加速する加熱（５２）圧縮（５４）超音速ガスジェット（５６）を介して、前記１又は複数の延性又は可鍛性金属（１８）の溶融又は部分軟化を引き起こす温度よりも低い温度（Ｔ）及び圧力（Ｐ）で、前記ノズルからある距離（Ｄ）に配置された前記基材（４０）の前記面（４２）に、前記ブレンド粒子（２２）が前記面（４２）に接着するように堆積して、前記面上に、９０％を超える密度及び１０％未満の多孔度を有し、前記電気抵抗粒子（２０）が前記延性又は可鍛性金属（１８）中に埋め込まれていることを特徴とするオーム抵抗コーティング（３０）を形成すること、
によって前記ブレンド（１０）を前記面（４２）に接着させる工程を含む、
方法。
前記温度が、前記延性又は可鍛性金属（１８）に応じて決められる、１００℃乃至１２００℃の温度であり、前記圧力が、１乃至１０ａｔｍであり、前記距離（Ｄ）が、１乃至３０ｃｍであり、前記粒子（２０）が、１５乃至３５ミクロンの平均粒子サイズを有し、前記ガスが、空気、酸素、窒素、二酸化炭素、アルゴン、又はネオンである、請求項１６に記載の方法。
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の加熱装置（６０）に電力を供給することを含む、空間（７０）の加熱方法であって、前記加熱装置が５分間未満で＞９０℃まで加熱され、発生される前記熱が、主として赤外線放射熱エネルギーの形態である、加熱方法。
前記加熱装置は、主電源によって作動される、または、１～１１０ボルトの範囲内でまたは３０ボルト未満で作動する低電圧電源によって作動される、請求項１８に記載の空間（７０）の加熱方法。