JPS63274829A - 加熱ユニット - 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】 本発明は温度表示器として熱変色性 （ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ）表面被覆を有する加熱
ユニットに関する。

不連続の可逆的な色変化によって特定の温度を表示する
ために熱変色性材料を用いることは公知である。温度と
ともに連続的にかつ可逆的に変色する材料、特に三価の
クロムイオンを含有した材料も存在する。

「無機化合物の熱変色性」という論文（ジェイ・エイチ
・ディ、ケミカル・レビエウ、Ｖｏｌ、　　６８゜Ｎｏ
、６．１９６８年１１月２５日、第６６９〜６７５頁）
には熱変色性を呈する多数の無機化合物が記載されてい
る。

米国特許第３７８１５２２号には、熱変色成分として塩
基性クロム酸鉛（ＰｂＯ・ＰｂＣｒ０４）を１〜１０重
盪％含有した熱変色性表面被覆で上面を被覆した加熱板
が開示されている。これにより次のような色変化を発生
するとされている。

米国特許第３７８１５２３号には、熱変色性成分が硫化
カドミウム（ＣｄＳ）０．５〜２重量％、セレン（Ｓｅ
）０．５〜２重量％、酸化亜鉛０〜７重蓋％よりなり、
下記の色変化を発生する点を除いて上述したものと同様
の加熱板装置が開示されている。

特に２０〜２００℃の温度範囲では上述した材料よりも
顕著な色変化を有することが望ましい。

このような要件を満足する材料の一例が米国特許第３３
５２７９４号に開示されており、それはＸＡｇ１．・Ｈ
ｇ１．である、Ｘは５．９と６．５の間の値であり、次
のような可逆連続色変化を発生することが好ましい。

しかしながら、２４６℃よりある程度高い温度では、こ
の材料は分解して、加熱されても色が反転しない、多く
の用途の場合に、このような温度限界は低すぎる。

本発明の１つの目的は、２０℃〜４００℃の温度範囲に
わたって黄、オレンジまたは赤から黒または暗いえび茶
色に漸次的な色変化を呈する熱変色性材料の被覆または
層を有する加熱ユニットを提供することである。

他の目的は、選択された温度範囲でより容易に感知しう
る色変化（オレンジから赤へそしてえび茶色へ）を与え
るための組成の選択が可能なように熱変色性表面被覆の
範囲を与えることである。

さらに他の目的は比較の目的のために温度安定色を有す
る被覆を提供することである。

本発明によれば、感知される色に影響を及ぼすのに十分
な量だけ熱変色性材料を含んだ層を被覆されているかあ
るいは他の態様でそのような層を設けられた少なくとも
１つの領域を有する加熱可能な表面を具備しており、前
記熱変色性材料は２０℃から少なくとも４００℃の範囲
内の温度とともに可逆的に変化する吸収限界波長を呈し
、この吸収限界波長は２０℃で少なくとも５４０ｎｍで
あり、４００℃において高々７００ｎｍまで漸次的に増
大するものである加熱ユニットが提供される。

２０℃における吸収限界波長は５４０　ｎｍ〜６１０ｎ
ｍの範囲にあり、この吸収限界波長は６６０ｎｍ　〜７
００ｎｍの範囲内で４００℃における波長まで漸次的に
増大することが好ましい。

このような加熱ユニットは電力供給を停止されても加熱
表面がまだ熱いかどうかについての視覚的表示を与える
ことができる。

４００℃における熱変色性材料の吸収限界波長は２０℃
におけるその熱変色性材料の吸収限界波長よりも少なく
とも９０ｎｍだけ大きいことが好ましい、このようにし
て、室温と加熱ユニットの作動温度との間で熱変色性材
料の顕著な色変化が観察されうる。

熱変色性材料は、Ｃｄ（Ｓｔ−＊Ｓｅ＊）という化学式
（ただしＸは例えば０−０．０５の範囲内の値）を有す
る化合物かあるいは（Ｚｎ＋−、Ｍｎｙ）○という化学
式（ただしｙは例えば０．０５〜０．１５の範囲内の値
）を有する化合物よりなりうる。

１つの実施例では、加熱可能な表面はガラスまたはガラ
ス・セラミック表面よりなり、熱変色性層は、例えばリ
チウムまたはマグネシウムあるいはアルミニウムのケイ
酸塩よりなる膨張係数の小さいガラスまたはガラス・セ
ラミック組成よりなる。

他の実施例では、表面は金属であり、かつ熱変色性層は
その金属表面に整合した膨張係数を有するガラスまたは
ガラス・セラミック組成よりなる。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよう。

第１表に示されているように、２０℃〜２００℃の温度
範囲を含む広い温度範囲内でオレンジ、赤、マルーン、
黒の有用な色シーケンスを与える多数の組成を本発明者
は見出した。

これらの組成は２０℃〜４００℃の温度範囲で安定して
おり、従って関心のある温度範囲内における温度変化に
ともなって色変化が反転しうる。

Ｃｄ（Ｓ、Ｓｓ）系の場合には、第１表に示されている
ように、セレンの含有量が増大すると、所定の温度にお
ける吸収限界の波長が増大し、従って所定の色に対する
温度が低下することが認められた。第１Ｒに示されてい
るように、（Ｚｎ。

Ｍｎ）Ｏ系におけるマンガン含有量が増大すると所定の
吸収限界が増大し、所定の色に対する温度が低下するこ
とも本発明者は見出した。

第１図は色のついた半導体のエキルギ・ギャップと吸収
限界が発生する波長および等偏色との間の関係を示して
いる。この材料の色スペクトルは吸収限界よりも長い波
長を有する色よりなる。従って、温度の上昇にともなっ
て、この材料の色スペクトルから青、緑、黄、オレンジ
および赤が順次失われ、そして第２表に示されているよ
うに、この材料の色の出現の対応するシーケンスが白、
薄い黄、黄、オレンジ、えび茶、黒という順とな第２表 見掛は上の色の波長は、吸収限界が４６０ｎｍと６７０
ｎｍとの間にある場合には、 １／２（６７０＋吸収限界）ｎｍで与えられる。

英国特許第１２０５６５２号には、線熱膨張係数の小さ
いガラス質材料（ガラスまたはガラス・セラミック）の
詳細が記載されている。これらの材料はガラス質表面上
に層を形成するのに通している。典型的な組成が第３表
に示されている。

第３表 低膨張失透ガラス組成 上記組成のガラスが８００℃で１時間加熱され、そして
１２００℃で１時間加熱されて、１．３ｘ　１０−’／
’ｃの線膨張係数を存するガラスを生じた。

第３表のガラス組成を用いた熱変色性層の組成が第４表
に示されている。

第４表 熱変色性層は、適当な材料の粉末を所定の割合で混合し
、そしてその粉末に所定のインク粒度を与えるのに十分
な有機スクリーン印刷媒体を混入することによって形成
されうる０次にこの材料が基体上にシルクスクリーン印
刷され、１５０℃で乾燥され、そして６００〜９００℃
で焼成される。

１つの例では、１．０ｇＣｄ５＋９．０ｇガラス混合物
＋５ｇスクリーン印刷媒体が混合され、基体上にスクリ
ーン印刷され、１５０℃で乾燥され、そして６７５℃で
焼成された。

例えばほとんどの金属のように比較的大きい膨張係数を
有する基体上に熱変色性層を形成するために、熱変色性
粉末１０重量％が、所要の組成のホウ酸鉛を基礎とした
ガラスを形成するのに必要な混合粉末９０重量％と混合
されうる０次に適当な量のを機スクリーン印刷媒体が添
加され、そしてその材料が基体にシルクスクリーン印刷
されうる。その被覆が１５０℃で乾燥され、そして６０
０〜９００℃で焼成される。

第５表は温度的に安定した色を有する材料の幾つかの例
を示している。

第５表 非熱変色性材料 ０〜５００℃で大きな色変化なし 第２ａ図は４つの場所（黒い領域で示されている）で加
熱されるホットプレート４を横切った熱変色性塗料のス
トリップ２を示している。第２ｂ図は熱変色性材料硫化
カドミウムに対するストリップ２の適当な色を示し、か
つ温度範囲２０〜２５０℃における硫化カドミウムの顕
著な色変化を示している。熱変色性材料（Ｚ　ｎ　ｏ、
　９７Ｍ　ｎ　ｏ、　ａｓ）○も硫化カドミウムと同様
の色をストリップを横切る方向に生ずる。

この効果を増大させるためにホットプレートのような加
熱可能な表面の１つまたはそれ以上の選択された領域に
適用されうる。ホットプレートが加熱されているときに
最も熱い領域に適用されると、それによって熱変色性材
料の色変化が最大となり、ホットプレートが熱い場合お
よびそれが冷たい場合にはさらにはっきりと示す、最も
ゆっくりとさめる領域、例えばホットプレートの中心に
適用されると、これにより、ホットプレートが依然とし
て熱いという警告は加熱が中止された場合に、最も長い
期間のあいだ生きているようにする。

他の便利な領域も選択されうる。

前述のように、熱変色性材料は背景としての非熱変色性
材料と一緒に用いられうる。これによって、熱変色性材
料の色変化が強調されるとともに、コントラストが改善
される。非熱変色性材料の色は予め定められた温度を表
示するように選択され、熱変色性材料の色が予め定めら
れた温度においてはこの選択された色となる。一種類よ
り多い熱変色性材料と一種類またはそれ以上の非熱変色
性材料との組合せを用いてもよく、その場合には、各材
料は異なる温度では異なる色コントラストを与えるよう
に異なる領域に適用される。

熱変色性材料は、高い温度で作動する種々の加熱ユニッ
トに適用されうるものであり、電力供給が停止されても
表面が熱いという表示や、あるいは所望の温度に達した
という表示を与える。非限定的な適用例をあげると、調
理器ホブ、アイロン、トースター等がある。

本発明によって提供される加熱ユニットの一例が第３図
および第４閏に示されている。加熱ユニット１０は加熱
可能な表面１２（第３図には示されていない）、例えば
ガラス・セラミック・ホブを具備している。加熱可能な
表面１２の下方には、絶縁基体１６上に支持されて電気
的加熱要素１４が設けられており、その絶縁基体１６は
熱絶縁材料よりなる第１の層１８と、熱絶縁とともに機
械的強度を与える第２の層２０を具備している。絶縁基
体１６の隆起溝２４内には加熱ユニットを横切る方向に
熱リミッタ２２が設けられている。加熱ユニット１０は
プラグ２６を介して外部の電源に接続される。ユニット
１０に供給される電力、　　　　−従ってそれの温度は
熱リミッタ２２によって制御されるマイクロスインチ２
８により調整される。

加熱可能な表面１２の領域３０　（第３閏において点線
で示された領域３０の位置）がＣｄＳのような熱変色性
材料の層３２で被覆されている。表面１２が加熱されそ
して使用者が電力をオフにした後に、加熱ユニットの中
心におけるこの領域３０が最もゆっくりと冷えて、表面
１２の全部が冷えてしまうまでその表面１２が熱いこと
を示す。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は熱変色性材料として用いられうる半導体材料
の標準的なエネルギ対状態密度線図、第１ｂ図は第１ａ
図の半導体材料の吸収スペクトルを示す図、第２ａ図は
熱変色性材料のストリップを有する加熱されたホットプ
レートを示す図、第２ｂ図は第２ａ図の熱変色性ストリ
ップの色を示す図、第３図は本発明に従って構成された
加熱ユニットの平面図、第４図は第３図の線［Ｖ−［Ｖ
上でみた断面図である。 図面において、１０は加熱ユニット、１２は加熱可能な
表面、１４は電気的加熱要素、１６は絶縁基体、１８は
第１の層、２０は第２の層、２２は熱リミッタ、２４は
隆起溝をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、感知される色に影響を及ぼすのに十分な量だけ熱変
   色性材料を含んだ層を被覆されているかあるいは他の態
   様でそのような層を設けられた少なくとも１つの領域を
   有する加熱可能な表面を具備しており、前記熱変色性材
   料は２０℃から少なくとも４００℃の範囲内の温度とと
   もに可逆的に変化する吸収限界波長を呈し、この吸収限
   界波長は２０℃で少なくとも５４０ｎｍであり、４００
   ℃において高々７００ｎｍまで漸次的に増大するもので
   ある加熱ユニット。 ２、前記２０℃における吸収限界波長が５４０ｎｍ〜６
   １０ｎｍの範囲内であり、６６０ｎｍ〜７００ｎｍの範
   囲内で４００℃における波長まで漸次的に増大する請求
   項１記載の加熱ユニット。 ３、前記熱変色性材料の４００℃における吸収限界波長
   が前記熱変色性材料の２０℃における吸収限界波長より
   も少なくとも９０ｎｍだけ大きい請求項１または２記載
   の加熱ユニット。 ４、前記熱変色性材料が、カドミウム、硫黄およびセレ
   ンよりなりかつＣｄ（Ｓ＿１＿−＿ｘＳｅ＿ｘ）という
   一般式を有する化合物よりなる請求項１〜３のうちの１
   つに記載された加熱ユニット。 ５、ｘが０〜０．０５の範囲内にある請求項４記載の加
   熱ユニット。 ６、前記熱変色性材料が亜鉛、マンガンおよび酸素より
   なる一般式（Ｚｎ＿１＿−＿ｙＭｎ＿ｙ）Ｏを有する化
   合物よりなる請求項１〜３のうちの１つに記載された加
   熱ユニット。 ７、ｙが０．０５〜０．１５の範囲内である請求項６記
   載の加熱ユニット。 ８、前記熱変色性材料を含む層がガラスまたはガラス・
   セラミック材料よりなり、このガラスまたはガラス・セ
   ラミック材料は前記加熱可能な表面に整合した熱膨張係
   数を有している請求項１〜７のうちの１つに記載された
   加熱ユニット。 ９、前記熱変色性材料を含む層を設けられた領域を囲ん
   だ非熱変色性材料の層を具備しており、前記非熱変色性
   材料が予め定められた温度における前記熱変色性材料の
   色に整合した色を有しているものである請求項１〜８の
   うちの１つに記載された加熱ユニット。