JPH02148673A - 発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は発熱体に関し、更に詳しくは、その−部分が実
質的な発熱部よりも低温になっている発熱体に関する。

（従来の技術） 通電して発熱させる発熱体は所望の抵抗率を有する導電
性材料で構成される。このような材料としては、例えば
、”ｌ’ａ、Ｗ、Ｍｏのような高融点金属、ニクロムの
ような合金の外に、炭素または黒鉛が広く用いられてい
る。これら材料のうち、炭素材または黒鉛材は、高温度
での耐熱度が著しく高く、しかも加工性に優れていて各
種の複雑形状に加工することができるため、発熱体の材
料として賞用されている。また、最近では、炭素繊維（
または黒鉛繊維）を強化材とし、炭素（または黒鉛）を
マトリンクスとする炭素繊維／炭素コンポジット（以下
、Ｃ／Ｃコンポジットという）の発熱体が注目を集めて
いる。

発熱体の形状は、棒状、平板状、筒状、スパイラル状な
ど多岐に亘り、また、その大きさ、長さなども多様であ
る。

そして、これらの発熱体は、−Ｃに、抵抗加熱方式や誘
導加熱方式により加熱される。抵抗加熱方式においては
、発熱体の両端部が直接に電源電橋と接続されたり、あ
るいは、間接的に導電性部材（接続部材）を介して電源
電極と接続されて使用に供される。誘導加熱方式では、
発熱体の一部分がるつぼなどの加熱容器に接し、あるい
は、発熱体の支持部材により支持されて使用に供される
。

かくして、支持部材または電極との接続部で発熱体は支
持され、この間の発熱体が発熱部として作用する。

（発明が解決しようとするｉ！！題） 発熱体の発熱に伴ない、前記した接続部も発熱体の発熱
部からの熱量が流入して高温になる。この熱流入に基づ
く接続部の電極または支持部材の熱損傷を防止するため
に、これら部材を耐熱性、導電性の外に高温強度に優れ
た材料で構成することが行なわれるが、それに並び、こ
の接続部を耐熱構造として形成する努力が払われている
。場合によっては、電極接続部分を水冷構造として冷媒
による冷却処置が施される。

また、例えば、長さが数ｍにも及ぶ直径１０Ｍ以上の黒
鉛製の棒状発熱体の場合には、その両端部を支持したの
みで通電発熱せしめて例えば２０００°Ｃ以上の高温に
すると、黒鉛の強度低下が起り、その発熱部が自重によ
って変形するという問題が生ずる。そのため、発熱部を
支持して、この部分の変形を防止することが必要になる
。

しかしながら、発熱体が炭素または黒鉛から成る場合、
上記した発熱部のような高温部を、金属製の支持部材や
電極と接触させて支持することはできない、その理由は
、仮に、支持部材や電極で支持した場合、高温であるが
ゆえに、これら部材と発熱部との間に炭化反応が起り、
これら接触部が極めて脆性になってしまうからである。

それゆえ、個々の発熱体を接続して複雑、大型の発熱体
を組立てようとしても、これら発熱体を支持することが
できない。

１つの手段として、発熱体を、互いに、例えばカーボン
ペーストのような導電性接着材で接着することも考えら
れるが、しかし、その場合は、導電性接着材が硬化した
のちであっても、この接着材の樹脂バインダが発熱体の
熱によって分解してガス発生し、あるいは、硬化したの
ちにもガス吸着、発生のソースとなるなどの問題があり
、被加熱環境の汚染を招くようになって好ましくない。

上記したように、従来の技術によれば、発熱体と電極、
または、発熱体と支持部材との接続部分の構造は複雑と
なり、使用する材料が限定され、あるいは、実用上で加
熱環境を劣悪にしてしまうなどの幾多の問題点があった
。

本発明は、上記したような問題を解決し、その一部分が
低温域となり、その部分で支持部材や電極と直接接続す
ることができるので、複雑、大型の発熱体に組立てるこ
とも可能な発熱体の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明においては、一
部分に放熱領域が形成されていることを特徴とする発熱
体が提供される。

本発明の発熱体において、用いる材料は、従来から用い
られているものと変ることはない、そのうち、機械的強
度が著しく高く、複雑形状に加工できるということから
、Ｃ／Ｃコンポジットは好ましい材料である。

本発明の発熱体は、その一部分に放熱領域が形成されて
いるが、この放熱領域は次のようにして形成することが
できる。

第１の方法は、発熱体のうち、放熱領域を形成したい部
分の比表面積を大きくすることである。

発熱体の体積を■１表面積をＳとするとき、その発熱体
の比表面積の大小はＳ／Ｖの大小として表現することが
できる。そして、比表面積の大きい部分は、他の部分と
単位体積当りの発生熱量が同しである場合、前記した他
の部分よりも放熱量が多くなる。

それゆえ、本発明における放射領域においては、他の発
熱部よりも放熱量が多いので、低温になる。

比表面積を大きくするためには、例えば、その部分を幅
広の扁平形状にしたり、また表面に多数の凹凸を形成し
たりすればよい。

第２の方法は、放熱領域を形成したい部分に、例えば、
金属酸化物、窒化物、硫化物などの黒色塗料やカーボン
塗料などの高輻射率塗料、または、塗布後に表面が梨子
地となり実質的に輻射熱量が大きくなる各種の塗料を塗
布して、その部分の輻射率を他の部分よりも高めるとい
う方法である。

その部分の輻射率が他の部分の輻射率よりも高い場合は
、単位体積当りの発熱量が同じである場合、輻射率の高
い部分における放熱量は輻射率の低い部分よりも多くな
る。それゆえ、輻射率の高い部分の温度は、他の部分よ
りも低下することになる。

この方法の場合には、第１の方法のように発熱体を加工
することなく、必要とする部分に上記したような黒化塗
料を塗布するだけでよ＜、筒便であるという利点がある
。

（発明の実施例） 以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて更に詳細
に説明する。第１図は、発熱体と支持部材で支持する場
合の一部切欠斜視図である。

図において、発熱体ｌは、単一経路の発熱部１８１ｂを
備え、各経路１ａ、ｌｂにはそれぞれ一体化して放熱領
域２ａ、２ｂが形成され、また中間部分にも放熱領域２
ｃが一体的に形成されている。

この発熱体ｌはＣ／Ｃコンポジットから成り、放熱領域
２ａ、２ｂ、２ｃはいずれも、例えばＢＮ製の導電性支
持部材３ａ、３ｂ、３ｃにポル）４ａ。

４ｂ、４ｃで取付けられ、放熱領域２ａ、２ｂは図示し
ない電源電極と電気的に接続している。

発熱部！ａ、ｌｂは、図のように、幅は狭く厚みも厚く
、例えば、幅が５１）ＩＩｍ、厚みが２ｍｍに形成され
ているが、それに反し、放熱領域２ａ、２ｂ。

２ｃは、その幅が広く厚みは薄く形成され、例えば、幅
が１０ｍｍ、厚みが１ｍｍに形成されている。

仮に、発熱部１ａ、ｌｂと放熱領域２ａ、２ｂ。

２ｃの断面積が同じであるとすると、単位長さ当りの比
面積は放射領域の方が発熱部に比べて大きくなり、それ
ゆえ放熱量も多くなる。

したがって、放熱領域２ａ、２ｂ、２ｃは、発熱部１ａ
、ｌｂに比べて低温になるので、この部分を支持部材４
ａ、４ｂ、４ｃに接続しても、これら支持部材が熱を負
傷を受けることは抑制される。

また、放熱領域２ａ、２ｂに螺着接続される電極、例え
ば、Ｍｏ製ラグ端子との間で発熱体ｌが反応を生じるこ
とがない。

第２図は他の実施例の一部切欠斜視図で、電極に直接接
続する場合を例示するものである。

図において、発熱体１）は輻射率０．７のＣ／Ｃコンポ
ジットから成り、Ｃｕ電極１３に、ボルト１４とナツト
１５で緊締される。

発熱体１）の発熱部１）ａは等幅の経路がジクザクに連
なって形成されている。その端部１２ａは、前記発熱部
経路の幅よりも広い幅を有している（ただし、厚みはい
ずれも同じとする。）そして、この端部１２ａの一部表
面は、輻射率０．９の耐熱黒色塗料（Ｈｅａｔ　Ｐｒｏ
ｏｆ　：日東化学■製）で塗装されて黒化表面１２ｂが
形成されている。

さて、この構造の場合、端部１２ａの幅は発熱部１）の
幅よりも広幅に形成されているので、端部１２ａにおけ
る比表面積は発熱部１）の各発熱部経路の比表面積より
も大きい、それゆえ、この端部１２ａは発熱部１）ａよ
りも低温になり、発熱部に対する放熱領域（Ａ）を構成
することになる。

また、この端部１２ａにおいて、黒化表面１２ｂ（輻射
率０．９）からの放射量は端部１２ａの他の部分（輻射
率０．７）からの放熱量よりも多い、それゆえ、黒化表
面１２ｂの温度は放熱領域（Ａ）の他の部分よりも低温
になる。すなわち、発熱部１）ａに比べれば、その低温
化が更に進んでいて、放熱領域（Ａ）に対しての放熱領
域（Ｂ）になっている。

したがって、端部１２ａに接続されるＣｕ電極１３の高
温化は抑制されてその熱損傷は防止される。

なお、以上の説明では、発熱体を抵抗発熱によるものと
して説明したが、本発明はこれに限らず、誘導加熱によ
る発熱体にも適用できることはもち論である。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明の発熱体は、一部
分に放熱領域が形成されているようにしたので、この部
分を低温にすることができる。それゆえ、この放熱領域
に支持部材や電極を接触さ４゜ せてもこれら部材が熱損傷することがない、したがって
、この部分で発熱体を支持したり、この部分を電極に接
続してここから通電したりするようなことができ、個々
の発熱体を組合せて複雑、大型の発熱体に組立てること
もできるようになり、その工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はいずれも本発明実施例を示す一部切欠
斜視図である。 １．１）・・・Ｃ／Ｃコンポジット発熱体、１ａｌｂ、
１）ａ・＝発熱部、２ａ、２ｂ、２ｃ、１２ａ。 １２ｂ・・・放熱領域、３ａ、３ｂ、３ｃ・・・支持部
材、４ａ、４ａ、４ｃ、１４−ボルト、１３−Ｃｕ電極
、１５・・・ナツト。 第２図 出願人　　ハナワ熱電金属株式会社 出願人　　東　し　株　式　会　社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　二

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一部分に放熱領域が形成されていることを特徴と
   する発熱体。
2. （２）前記放熱領域は、発熱体の少なくとも一部分の形
   状が他の部分と異なる形状に形成されていて、該放熱領
   域の比表面積は他の部分よりも大である請求項１記載の
   発熱体。
3. （３）前記放熱領域は、発熱体の少なくとも一部分の表
   面が他の部分の表面と異なっていて、該放熱領域の輻射
   率が他の部分の輻射率よりも大である請求項１記載の発
   熱体。