JP2000123960A - 炭素系発熱体 - Google Patents
炭素系発熱体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気中において高温状態で使用可能で、熱効
率を向上させると共に断線しにくい炭素系発熱体を得る
ことである。 【解決手段】 発明の炭素系発熱体は、１本または複数
本の高抵抗の炭素束体を綱状に形成した綱状炭素体を、
綱状炭素体の両端に形成された電極部で封止して、密閉
容器に封入したものである。
率を向上させると共に断線しにくい炭素系発熱体を得る
ことである。 【解決手段】 発明の炭素系発熱体は、１本または複数
本の高抵抗の炭素束体を綱状に形成した綱状炭素体を、
綱状炭素体の両端に形成された電極部で封止して、密閉
容器に封入したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高抵抗の炭素体を
用いて熱を発生する炭素系発熱体に関する。
用いて熱を発生する炭素系発熱体に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、熱源としての発熱体は、電気ヒ
ーターのように金属または半導体の電気抵抗を利用した
ものや、ガスの燃焼のように熱の放出を伴う化学反応
（発熱反応）を利用したものがある。
ーターのように金属または半導体の電気抵抗を利用した
ものや、ガスの燃焼のように熱の放出を伴う化学反応
（発熱反応）を利用したものがある。
【０００３】最近になって、このような従来の発熱体に
加えて、高抵抗の炭素体を用いた炭素系発熱体が開発さ
れている。一般に、炭素は導電性を有しており、電気抵
抗値が小さいため発熱体として利用するには不十分であ
ると考えられていたが、例えば、天然系繊維に真空温焼
を施して、その炭素繊維にミクロ単位の気泡を形成し電
気抵抗を大きくした炭素体が開発されつつある。
加えて、高抵抗の炭素体を用いた炭素系発熱体が開発さ
れている。一般に、炭素は導電性を有しており、電気抵
抗値が小さいため発熱体として利用するには不十分であ
ると考えられていたが、例えば、天然系繊維に真空温焼
を施して、その炭素繊維にミクロ単位の気泡を形成し電
気抵抗を大きくした炭素体が開発されつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭素材
料は高温環境下において、非酸化雰囲気下では２７００
℃程度まで使用できるが、空気中では、酸化を伴うので
約４００℃までしか使用できない。空気中において、こ
れ以上の温度環境下で使用するには、セラミックやガラ
ス等の被覆材で、炭素材料の表面を被覆して酸素を遮断
して用いることになる。
料は高温環境下において、非酸化雰囲気下では２７００
℃程度まで使用できるが、空気中では、酸化を伴うので
約４００℃までしか使用できない。空気中において、こ
れ以上の温度環境下で使用するには、セラミックやガラ
ス等の被覆材で、炭素材料の表面を被覆して酸素を遮断
して用いることになる。
【０００５】被覆材であるセラミックやガラスは、熱衝
撃および機械的衝撃に弱く被覆層が破壊され易い。ま
た、用いる被覆材と炭素材料の膨張率が違うと、被覆材
が破壊され被覆効果が失われる場合も多い。つまり、被
覆材と炭素表面とを完全に密着して酸素を絶つことが難
しく、内部の炭素材料は酸化消耗が避けられない。
撃および機械的衝撃に弱く被覆層が破壊され易い。ま
た、用いる被覆材と炭素材料の膨張率が違うと、被覆材
が破壊され被覆効果が失われる場合も多い。つまり、被
覆材と炭素表面とを完全に密着して酸素を絶つことが難
しく、内部の炭素材料は酸化消耗が避けられない。
【０００６】また、炭素材料はアルゴン雰囲気下では安
定しているため、超高温発熱体として一般によく使用さ
れている。また、炭素系発熱体は、近年、融雪用や床暖
房などの面状発熱体として使われるようになりつつある
が、この場合も熱暴走などにより、４００℃を超えると
急速に酸化され、断線の原因となっている。
定しているため、超高温発熱体として一般によく使用さ
れている。また、炭素系発熱体は、近年、融雪用や床暖
房などの面状発熱体として使われるようになりつつある
が、この場合も熱暴走などにより、４００℃を超えると
急速に酸化され、断線の原因となっている。
【０００７】本発明の目的は、空気中において高温状態
で使用可能で、熱効率を向上させると共に断線しにくい
炭素系発熱体を得ることである。
で使用可能で、熱効率を向上させると共に断線しにくい
炭素系発熱体を得ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
炭素系発熱体は、１本または複数本の高抵抗の炭素束体
を綱状に形成してなる綱状炭素体と、前記綱状炭素体の
両端に形成された電極部と、前記電極部で封止して前記
綱状炭素体を封入するための密閉容器とを備えたことを
特徴とする。
炭素系発熱体は、１本または複数本の高抵抗の炭素束体
を綱状に形成してなる綱状炭素体と、前記綱状炭素体の
両端に形成された電極部と、前記電極部で封止して前記
綱状炭素体を封入するための密閉容器とを備えたことを
特徴とする。
【０００９】請求項２の発明に係わる炭素系発熱体は、
請求項１の発明において、前記炭素束体は、炭素材料を
紐状に成形し、その外周面を糸状または帯状の炭素材料
で束ねて形成されたことを特徴とする。
請求項１の発明において、前記炭素束体は、炭素材料を
紐状に成形し、その外周面を糸状または帯状の炭素材料
で束ねて形成されたことを特徴とする。
【００１０】請求項３の発明に係わる炭素系発熱体は、
請求項１の発明において、前記炭素束体は、炭素材料を
紐状に成形し、液状樹脂に含浸させて樹脂膜を付着させ
た後に焼成して炭化した炭素−炭素複合体としたことを
特徴とする。
請求項１の発明において、前記炭素束体は、炭素材料を
紐状に成形し、液状樹脂に含浸させて樹脂膜を付着させ
た後に焼成して炭化した炭素−炭素複合体としたことを
特徴とする。
【００１１】請求項４の発明に係わる炭素系発熱体は、
請求項１の発明において、前記綱状炭素体は、自己の炭
素束体を芯とし、その外周面を巻回して１本の炭素束体
で形成したことを特徴とする。
請求項１の発明において、前記綱状炭素体は、自己の炭
素束体を芯とし、その外周面を巻回して１本の炭素束体
で形成したことを特徴とする。
【００１２】請求項５の発明に係わる炭素系発熱体は、
請求項１の発明において、前記綱状炭素体は、複数本の
前記炭素束体を糸状または帯状の炭素体で束ねて形成さ
れたことを特徴とする。
請求項１の発明において、前記綱状炭素体は、複数本の
前記炭素束体を糸状または帯状の炭素体で束ねて形成さ
れたことを特徴とする。
【００１３】請求項６の発明に係わる炭素系発熱体は、
請求項１の発明において、前記綱状炭素体は、複数本の
前記炭素束体を別の炭素束体で巻回して形成されたこと
を特徴とする。
請求項１の発明において、前記綱状炭素体は、複数本の
前記炭素束体を別の炭素束体で巻回して形成されたこと
を特徴とする。
【００１４】請求項７の発明に係わる炭素系発熱体は、
請求項１の発明において、前記綱状炭素体は、複数本の
前記炭素束体を縒り込んで形成されたことを特徴とす
る。
請求項１の発明において、前記綱状炭素体は、複数本の
前記炭素束体を縒り込んで形成されたことを特徴とす
る。
【００１５】請求項８の発明に係わる炭素系発熱体は、
請求項１の発明において、前記綱状炭素体は、複数本の
前記炭素束体を編み込んで形成されたを特徴とする。
請求項１の発明において、前記綱状炭素体は、複数本の
前記炭素束体を編み込んで形成されたを特徴とする。
【００１６】請求項９の発明に係わる炭素系発熱体は、
請求項１の発明において、前記電極部は、前記綱状炭素
体の終端部を管状の電極部材で圧着し形成されたことを
特徴とする。
請求項１の発明において、前記電極部は、前記綱状炭素
体の終端部を管状の電極部材で圧着し形成されたことを
特徴とする。
【００１７】請求項１０の発明に係わる炭素系発熱体
は、請求項１の発明において、前記電極部は、前記綱状
炭素体の終端部を帯状の電極部材で巻き付けて形成され
たことを特徴とする。
は、請求項１の発明において、前記電極部は、前記綱状
炭素体の終端部を帯状の電極部材で巻き付けて形成され
たことを特徴とする。
【００１８】請求項１１の発明に係わる炭素系発熱体
は、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項の発明にお
いて、前記密閉容器の円筒面を炭素帯体、ステンレスま
たはセラミックのいずれかで被覆し、被覆された前記密
閉容器を外側密閉容器で封入するようにしたことを特徴
とする。
は、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項の発明にお
いて、前記密閉容器の円筒面を炭素帯体、ステンレスま
たはセラミックのいずれかで被覆し、被覆された前記密
閉容器を外側密閉容器で封入するようにしたことを特徴
とする。
【００１９】請求項１２の発明に係わる炭素系発熱体
は、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項の発明にお
いて、前記密閉容器および前記外側密閉容器は、石英質
ガラス管であることを特徴とする。
は、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項の発明にお
いて、前記密閉容器および前記外側密閉容器は、石英質
ガラス管であることを特徴とする。
【００２０】請求項１３の発明に係わる炭素系発熱体
は、請求項１１または請求項１２の発明において、前記
外側密閉容器を防護管に収納するようにしたことを特徴
とする。
は、請求項１１または請求項１２の発明において、前記
外側密閉容器を防護管に収納するようにしたことを特徴
とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の実施の形態に係わる炭素系発熱体
の説明図である。
する。図１は本発明の実施の形態に係わる炭素系発熱体
の説明図である。
【００２２】綱状炭素体１は、高抵抗の炭素束体を綱状
に形成したものであり、その綱状炭素体１の両端には、
それぞれ電極部２が設けられている。そして、この電極
部２で封止され綱状炭素体１は密閉容器３に封入され
る。また、電極部２からはリード線４が取り出されてお
り、このリード線４に電源を接続し綱状炭素体１に通電
した場合に綱状炭素体１が発熱する。綱状炭素体１は密
閉容器３に封入されているので、発熱した綱状炭素体１
が直接酸素に曝されることがなくなり、酸化することが
なくなる。従って、半永久的に使用でき長寿命の発熱体
となる。
に形成したものであり、その綱状炭素体１の両端には、
それぞれ電極部２が設けられている。そして、この電極
部２で封止され綱状炭素体１は密閉容器３に封入され
る。また、電極部２からはリード線４が取り出されてお
り、このリード線４に電源を接続し綱状炭素体１に通電
した場合に綱状炭素体１が発熱する。綱状炭素体１は密
閉容器３に封入されているので、発熱した綱状炭素体１
が直接酸素に曝されることがなくなり、酸化することが
なくなる。従って、半永久的に使用でき長寿命の発熱体
となる。
【００２３】網状炭素体１は、１本または複数本の高抵
抗の炭素束体で綱状に形成される。炭素束体５は、図２
に示すように炭素材料６を紐状に成形し、その外周面を
糸状または帯状の炭素材料７で束ねて形成される。図２
では糸状の炭素材料７で束ねた場合を示している。糸状
または帯状の炭素材料７での束ね方は、炭素束体５の外
周面に対し炭素材料７を斜め方向に旋回して束ねる。
抗の炭素束体で綱状に形成される。炭素束体５は、図２
に示すように炭素材料６を紐状に成形し、その外周面を
糸状または帯状の炭素材料７で束ねて形成される。図２
では糸状の炭素材料７で束ねた場合を示している。糸状
または帯状の炭素材料７での束ね方は、炭素束体５の外
周面に対し炭素材料７を斜め方向に旋回して束ねる。
【００２４】また、炭素繊維を炭素束体５として用いる
場合には、炭素繊維を紐状に成形し、液状樹脂またはこ
れを希釈したものに含浸させて均一に炭素繊維表面に樹
脂膜を付着させた後に、焼成して炭化した炭素−炭素複
合体として形成する。この場合の液状樹脂としては、各
種の合成樹脂類（たとえば、フェノール樹脂類、フラン
樹脂類、ポリイミド樹脂類など）、天然樹脂類（松ヤ
ニ、ゴムラテックスなど）、ピッチの有機溶媒可溶分、
タール類（石炭系、石油系、或いは木質材料の乾留によ
り得られる液状物）などを用いる。特に樹脂の焼成後の
残炭率の高いもの（４０％以上）が望ましい。
場合には、炭素繊維を紐状に成形し、液状樹脂またはこ
れを希釈したものに含浸させて均一に炭素繊維表面に樹
脂膜を付着させた後に、焼成して炭化した炭素−炭素複
合体として形成する。この場合の液状樹脂としては、各
種の合成樹脂類（たとえば、フェノール樹脂類、フラン
樹脂類、ポリイミド樹脂類など）、天然樹脂類（松ヤ
ニ、ゴムラテックスなど）、ピッチの有機溶媒可溶分、
タール類（石炭系、石油系、或いは木質材料の乾留によ
り得られる液状物）などを用いる。特に樹脂の焼成後の
残炭率の高いもの（４０％以上）が望ましい。
【００２５】図３は、１本の炭素束体５を用いて綱状炭
素体１を形成した場合の説明図である。この場合の綱状
炭素体１は、自己の炭素束体５を芯とし、その外周面を
自己の炭素束体５で巻回して形成される。すなわち、１
本の炭素束体５の一端を二つ折りにし、それを芯にして
他端からその芯に自己の炭素束体５を巻回する。このよ
うにして、１本の炭素束体１で綱状炭素体１を形成す
る。そして、綱状炭素体１の両端部には電極部２が設け
られる。
素体１を形成した場合の説明図である。この場合の綱状
炭素体１は、自己の炭素束体５を芯とし、その外周面を
自己の炭素束体５で巻回して形成される。すなわち、１
本の炭素束体５の一端を二つ折りにし、それを芯にして
他端からその芯に自己の炭素束体５を巻回する。このよ
うにして、１本の炭素束体１で綱状炭素体１を形成す
る。そして、綱状炭素体１の両端部には電極部２が設け
られる。
【００２６】次に、図４は、複数本の炭素束体５を糸状
または帯状の炭素材料７で束ねて綱状炭素体１を形成し
た場合の説明図である。図４では、３本の炭素束体５
ａ、５ｂ、５ｃを糸状の炭素材料７で束ねた場合を示し
ている。炭素束体５の本数を増やした場合には、綱状炭
素体１としての抵抗値が小さくなる。この綱状炭素体１
は、複数本の炭素束体５を糸状または羽帯状の炭素材料
７で束ねるだけであるので製造し易い。
または帯状の炭素材料７で束ねて綱状炭素体１を形成し
た場合の説明図である。図４では、３本の炭素束体５
ａ、５ｂ、５ｃを糸状の炭素材料７で束ねた場合を示し
ている。炭素束体５の本数を増やした場合には、綱状炭
素体１としての抵抗値が小さくなる。この綱状炭素体１
は、複数本の炭素束体５を糸状または羽帯状の炭素材料
７で束ねるだけであるので製造し易い。
【００２７】糸状または帯状の炭素材料７での束ね方
は、複数本の炭素束体５の外周面に対して、炭素材料７
を斜め方向に旋回して束ねる。この場合、糸状または帯
状の炭素材料７に代えて、別の炭素束体５を巻回するよ
うにしてもよい。
は、複数本の炭素束体５の外周面に対して、炭素材料７
を斜め方向に旋回して束ねる。この場合、糸状または帯
状の炭素材料７に代えて、別の炭素束体５を巻回するよ
うにしてもよい。
【００２８】図５は、複数本の炭素束体５を縒り込んで
綱状炭素体１を形成した場合の説明図である。図５で
は、２本の炭素束体５ａ、５ｂを縒り合わせて綱状炭素
体１を形成したものを示している。２本の炭素束体５
ａ、５ｂを交互に縒り込み強度を確保している。この場
合、２本に限らず３本以上の炭素束体５を縒り合わせて
綱状炭素体１を形成することも可能である。炭素束体５
の本数を増やした場合には、綱状炭素体１の抵抗値は小
さくなる。
綱状炭素体１を形成した場合の説明図である。図５で
は、２本の炭素束体５ａ、５ｂを縒り合わせて綱状炭素
体１を形成したものを示している。２本の炭素束体５
ａ、５ｂを交互に縒り込み強度を確保している。この場
合、２本に限らず３本以上の炭素束体５を縒り合わせて
綱状炭素体１を形成することも可能である。炭素束体５
の本数を増やした場合には、綱状炭素体１の抵抗値は小
さくなる。
【００２９】図６は、複数本の炭素束体５を編み込んで
綱状炭素体１を形成した場合の説明図である。図６で
は、３本の炭素束体５ａ、５ｂ、５ｃをいわゆる三つ編
みにして綱状炭素体１を形成したものを示している。こ
のように３本の炭素束体５ａ、５ｂ、５ｃを三つ編みに
することにより綱状炭素体１の強度を確保している。こ
の場合、三つ編みに限らず、４本での四つ編み、５本で
の五つ編み等により、複数本の炭素束体５を編み込んで
綱状炭素体１を形成することも可能である。炭素束体５
の本数を増やした場合には、綱状炭素体１の抵抗値は小
さくなる。
綱状炭素体１を形成した場合の説明図である。図６で
は、３本の炭素束体５ａ、５ｂ、５ｃをいわゆる三つ編
みにして綱状炭素体１を形成したものを示している。こ
のように３本の炭素束体５ａ、５ｂ、５ｃを三つ編みに
することにより綱状炭素体１の強度を確保している。こ
の場合、三つ編みに限らず、４本での四つ編み、５本で
の五つ編み等により、複数本の炭素束体５を編み込んで
綱状炭素体１を形成することも可能である。炭素束体５
の本数を増やした場合には、綱状炭素体１の抵抗値は小
さくなる。
【００３０】以上のように形成された綱状炭素体１の両
端部には、電極部２が設けられ、炭素束体５が解けるこ
とを防止すると共にリード線４からの電力を綱状炭素体
１に供給できるようにする。
端部には、電極部２が設けられ、炭素束体５が解けるこ
とを防止すると共にリード線４からの電力を綱状炭素体
１に供給できるようにする。
【００３１】図７は、電極部２の電極部材１０の説明図
であり、図７（ａ）は、電極部材１０として管状の電極
部材１０を示しており、図２乃至図６に示した綱状炭素
体１の終端部をこの管状の電極部材１０に挿入し圧着す
る。図７（ｂ）は、電極部材１０として帯状の電極部材
１０を示しており、図２乃至図６に示した綱状炭素体１
の終端部をこの帯状の電極部材１０で圧力をかけて巻き
付ける。電極部材１０としては、モリブデンや銅等の金
属部材を用いる。
であり、図７（ａ）は、電極部材１０として管状の電極
部材１０を示しており、図２乃至図６に示した綱状炭素
体１の終端部をこの管状の電極部材１０に挿入し圧着す
る。図７（ｂ）は、電極部材１０として帯状の電極部材
１０を示しており、図２乃至図６に示した綱状炭素体１
の終端部をこの帯状の電極部材１０で圧力をかけて巻き
付ける。電極部材１０としては、モリブデンや銅等の金
属部材を用いる。
【００３２】図７（ｃ）は、図４に示す綱状炭素体１の
終端部（右側終端部）を管状の電極部材１０で圧着して
電極部２を形成したものを示している。また、図７
（ｄ）は、図４に示す綱状炭素体１の終端部（右側終端
部）を帯状の電極部材１０で圧力をかけて巻き付け電極
部２を形成したものを示している。図７（ｃ）、図７
（ｄ）では、右側終端部に電極部材１０を設けたものを
示しているが、左側終端部にも同様に電極２が形成され
ることを言うまでもない。
終端部（右側終端部）を管状の電極部材１０で圧着して
電極部２を形成したものを示している。また、図７
（ｄ）は、図４に示す綱状炭素体１の終端部（右側終端
部）を帯状の電極部材１０で圧力をかけて巻き付け電極
部２を形成したものを示している。図７（ｃ）、図７
（ｄ）では、右側終端部に電極部材１０を設けたものを
示しているが、左側終端部にも同様に電極２が形成され
ることを言うまでもない。
【００３３】以上の説明では、管状または帯状の電極部
材１０を示したが、綱状炭素体１の終端部を束ねて固定
できる電極部材１０であれば何でも良く、例えば、管状
の電極部材１０に代えて矩形筒状の電極部材１０を用い
ても良いし、帯状の電極部材１０に代えて線状の電極部
材１０を用いても良い。
材１０を示したが、綱状炭素体１の終端部を束ねて固定
できる電極部材１０であれば何でも良く、例えば、管状
の電極部材１０に代えて矩形筒状の電極部材１０を用い
ても良いし、帯状の電極部材１０に代えて線状の電極部
材１０を用いても良い。
【００３４】そして、このように電極部材１０を取り付
けた綱状炭素体１は、図１に示すように、この電極部２
で封止して密閉容器３に封入され、炭素系発熱体が形成
される。この場合、綱状炭素体１にゆとりを持たせるた
めに多少の弛みをつけて封入する。これは、綱状炭素体
１に通電され発熱した場合に、綱状炭素体１が収縮する
ことがあるので、それを吸収するためである。
けた綱状炭素体１は、図１に示すように、この電極部２
で封止して密閉容器３に封入され、炭素系発熱体が形成
される。この場合、綱状炭素体１にゆとりを持たせるた
めに多少の弛みをつけて封入する。これは、綱状炭素体
１に通電され発熱した場合に、綱状炭素体１が収縮する
ことがあるので、それを吸収するためである。
【００３５】また、図８に示すように、綱状炭素体１を
封入した密閉容器３の周囲を炭素帯体８で被覆し、さら
に外側密閉容器９に封入して炭素系発熱体を形成するこ
とも可能である。これにより、密閉容器３の綱状炭素体
１に通電した際に発熱する熱が増幅され、熱効率が向上
する。
封入した密閉容器３の周囲を炭素帯体８で被覆し、さら
に外側密閉容器９に封入して炭素系発熱体を形成するこ
とも可能である。これにより、密閉容器３の綱状炭素体
１に通電した際に発熱する熱が増幅され、熱効率が向上
する。
【００３６】ここで、綱状炭素体１としては、黒鉛質系
炭素、非晶質系炭素、および／またはこれらの中間的結
晶構造を持つ炭素材料を使用する。また、綱状炭素体１
の素材としての炭素の含有率は５０％〜１００％のもの
を使用する。
炭素、非晶質系炭素、および／またはこれらの中間的結
晶構造を持つ炭素材料を使用する。また、綱状炭素体１
の素材としての炭素の含有率は５０％〜１００％のもの
を使用する。
【００３７】綱状炭素体１として黒鉛質系炭素を用いる
場合には、膨張黒鉛を使用する。鉱物系炭素を用いる場
合には、例えば、線状の炭素を編みミクロ単位の気泡を
形成し電気抵抗を大きくして使用する。また、天然系繊
維を真空温焼しその繊維にミクロ単位の気泡を形成し電
気抵抗を大きくして使用する。
場合には、膨張黒鉛を使用する。鉱物系炭素を用いる場
合には、例えば、線状の炭素を編みミクロ単位の気泡を
形成し電気抵抗を大きくして使用する。また、天然系繊
維を真空温焼しその繊維にミクロ単位の気泡を形成し電
気抵抗を大きくして使用する。
【００３８】綱状炭素体１として木質系炭素体を用いる
場合は、特に何も処理をせず、そのままでも使える。ま
た、焼成前の木質体を等方性高圧処理した後に焼成して
得るようにしても良い。
場合は、特に何も処理をせず、そのままでも使える。ま
た、焼成前の木質体を等方性高圧処理した後に焼成して
得るようにしても良い。
【００３９】次に、密閉容器３としては、水晶から作る
透明石英ガラス、不透明石英ガラスおよび／またはシリ
カガラスを用いて形成した石英質ガラス管が使用され
る。この石英質ガラス管は、熱衝撃温度が１０００℃以
上で線膨張率が６〜１０以下であることが望ましい。
透明石英ガラス、不透明石英ガラスおよび／またはシリ
カガラスを用いて形成した石英質ガラス管が使用され
る。この石英質ガラス管は、熱衝撃温度が１０００℃以
上で線膨張率が６〜１０以下であることが望ましい。
【００４０】密閉容器３中に綱状炭素体１を封入する方
法としては、綱状炭素体１を密閉容器３中に入れ、電極
部２に金属端子を形成しその金属端子の一部を密閉容器
３の外側に出し、炭素体１の部分が空気中に曝されない
ように溶封する。この場合、高温バーナーを使用するの
で、金属端子部分を冷却水パイプで冷却しながら作業す
る。ここで、電極部２の金属端子の材料は、銅やモリブ
デンが使用される。
法としては、綱状炭素体１を密閉容器３中に入れ、電極
部２に金属端子を形成しその金属端子の一部を密閉容器
３の外側に出し、炭素体１の部分が空気中に曝されない
ように溶封する。この場合、高温バーナーを使用するの
で、金属端子部分を冷却水パイプで冷却しながら作業す
る。ここで、電極部２の金属端子の材料は、銅やモリブ
デンが使用される。
【００４１】次いで、他端から脱気し真空にしながら上
記と同様にして溶封する。密閉容器３の中間部分を高温
加熱処理すれば、密閉容器３の内部は減圧されているの
で、綱状炭素体１と密閉容器３は密着したものが得られ
る。また一端を溶封した後、他端から窒素ガス、アルゴ
ンガス、ネオンガス、キセノンガス等の非酸化ガスおよ
び／または希ガスで置換しても良い。この場合、密閉容
器３の内部圧は０．２気圧以下が望ましい。
記と同様にして溶封する。密閉容器３の中間部分を高温
加熱処理すれば、密閉容器３の内部は減圧されているの
で、綱状炭素体１と密閉容器３は密着したものが得られ
る。また一端を溶封した後、他端から窒素ガス、アルゴ
ンガス、ネオンガス、キセノンガス等の非酸化ガスおよ
び／または希ガスで置換しても良い。この場合、密閉容
器３の内部圧は０．２気圧以下が望ましい。
【００４２】次に、密閉容器３を被覆する炭素帯体８
は、綱状炭素体１と同様に、黒鉛質系炭素、非晶質系炭
素、および／またはこれらの中間的結晶構造を持つ炭素
等、その炭素の分子構造には依存されず、全ての炭素が
使用可能であり、高抵抗の炭素を面状に形成して炭素帯
体にする。そして、密閉容器３の円周面を被覆する。
は、綱状炭素体１と同様に、黒鉛質系炭素、非晶質系炭
素、および／またはこれらの中間的結晶構造を持つ炭素
等、その炭素の分子構造には依存されず、全ての炭素が
使用可能であり、高抵抗の炭素を面状に形成して炭素帯
体にする。そして、密閉容器３の円周面を被覆する。
【００４３】外側密閉容器９は、炭素帯体８で被覆され
た密閉容器３を電極部２で封入する。外側密閉容器９の
内部は真空状態とするか、または不活性ガスを封入す
る。これは、炭素帯体８が酸素に曝され燃焼してしまう
ことを防止するためである。不活性ガスとしては、窒素
ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガス、キセ
ノンガス等を用いる。
た密閉容器３を電極部２で封入する。外側密閉容器９の
内部は真空状態とするか、または不活性ガスを封入す
る。これは、炭素帯体８が酸素に曝され燃焼してしまう
ことを防止するためである。不活性ガスとしては、窒素
ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガス、キセ
ノンガス等を用いる。
【００４４】以上の説明では、密閉容器３の熱増幅のた
めに炭素帯体８で密閉容器３を被覆するようにしている
が、炭素帯体８に代えてステンレスやセラミックで被覆
するようにしてもよい。
めに炭素帯体８で密閉容器３を被覆するようにしている
が、炭素帯体８に代えてステンレスやセラミックで被覆
するようにしてもよい。
【００４５】この炭素系発熱体を実際に熱源として使用
する際には、外側密閉容器９を、さらに防護管に収納す
るようにする。この防護管は、ステンレスや鉄あるいは
アルミニウムの金属で形成される。これにより、外部か
らの衝撃を吸収し炭素系発熱体を保護する。例えば、融
雪用として道路に埋め込んで使用する場合には、炭素系
発熱体を防護管に収納して道路に埋め込むことになる。
する際には、外側密閉容器９を、さらに防護管に収納す
るようにする。この防護管は、ステンレスや鉄あるいは
アルミニウムの金属で形成される。これにより、外部か
らの衝撃を吸収し炭素系発熱体を保護する。例えば、融
雪用として道路に埋め込んで使用する場合には、炭素系
発熱体を防護管に収納して道路に埋め込むことになる。
【００４６】また、炭素系発熱体を実際に熱源として使
用する際には、その使用目的に応じて、その大きさを適
宜定めることになる。
用する際には、その使用目的に応じて、その大きさを適
宜定めることになる。
【００４７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、密
閉容器に綱状炭素体を封入しているので、高温環境下
（例えば約１０００℃以上）で使用しても綱状炭素体は
酸化されることがない。また、綱状炭素体により炭素体
の強度が確保されるので、特に機械的原因による断線が
防止される。従って、長寿命の炭素系発熱体が得られ
る。
閉容器に綱状炭素体を封入しているので、高温環境下
（例えば約１０００℃以上）で使用しても綱状炭素体は
酸化されることがない。また、綱状炭素体により炭素体
の強度が確保されるので、特に機械的原因による断線が
防止される。従って、長寿命の炭素系発熱体が得られ
る。
【００４８】また、外側密閉容器で炭素帯体を封入して
いるので、炭素帯体も酸化されることがなく、炭素帯体
で密閉容器からの発熱を増幅するので、熱効率を向上さ
せることができる。
いるので、炭素帯体も酸化されることがなく、炭素帯体
で密閉容器からの発熱を増幅するので、熱効率を向上さ
せることができる。
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係わる炭素系発
熱体の構成図である。
熱体の構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態における綱状炭素
体を形成するための炭素束体の説明図である。
体を形成するための炭素束体の説明図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態における綱状炭素
体を１本の炭素束体を用いて形成した場合の説明図であ
る。
体を１本の炭素束体を用いて形成した場合の説明図であ
る。
【図４】図４は、本発明の実施の形態における綱状炭素
体を複数本の炭素束体を糸状または帯状の炭素材料で束
ねて形成した場合の説明図である。
体を複数本の炭素束体を糸状または帯状の炭素材料で束
ねて形成した場合の説明図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態における綱状炭素
体を複数本の炭素束体を縒り込んで形成した場合の説明
図である。
体を複数本の炭素束体を縒り込んで形成した場合の説明
図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態における綱状炭素
体を複数本の炭素束体を編み込んで形成した場合の説明
図である。
体を複数本の炭素束体を編み込んで形成した場合の説明
図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態における電極部の
電極部材の説明図である。
電極部材の説明図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施の形態における炭素
系発熱体の構成図である。
系発熱体の構成図である。
１ 綱状炭素体 ２ 電極部 ３ 密閉容器 ４ リード線 ５ 炭素束体 ６ 炭素材料 ７ 糸状（帯状）炭素材料 ８ 炭素帯体 ９ 外側密閉容器 １０ 電極部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K034 AA05 AA09 AA12 AA24 AA25 BA05 BA10 BA13 BB12 FA03 FA39 GA01 HA08 HA09 3K092 PP20 QA01 QA03 QB14 QB26 QB27 QB56 QB61 QC02 QC05 RA06 RB14 RB25 RC02 RC12 RC29 RD03 RD07 RD08 RD11 UB01 VV09 VV33 4G032 AA04 AA05 BA04 GA06 GA08
Claims (13)
- 【請求項１】 １本または複数本の高抵抗の炭素束体を
綱状に形成してなる綱状炭素体と、前記綱状炭素体の両
端に形成された電極部と、前記電極部で封止して前記綱
状炭素体を封入するための密閉容器とを備えたことを特
徴とする炭素系発熱体。 - 【請求項２】 前記炭素束体は、炭素材料を紐状に成形
し、その外周面を糸状または帯状の炭素材料で束ねて形
成されたことを特徴とする請求項１に記載の炭素系発熱
体。 - 【請求項３】 前記炭素束体は、炭素材料を紐状に成形
し、液状樹脂に含浸させて樹脂膜を付着させた後に焼成
して炭化した炭素−炭素複合体としたことを特徴とする
請求項１に記載の炭素系発熱体。 - 【請求項４】 前記綱状炭素体は、自己の炭素束体を芯
とし、その外周面を巻回して１本の炭素束体で形成した
ことを特徴とする請求項１に記載の炭素系発熱体。 - 【請求項５】 前記綱状炭素体は、複数本の前記炭素束
体を糸状または帯状の炭素材料で束ねて形成されたこと
を特徴とする請求項１に記載の炭素系発熱体。 - 【請求項６】 前記綱状炭素体は、複数本の前記炭素束
体を別の炭素束体で巻回して形成されたことを特徴とす
る請求項１に記載の炭素系発熱体。 - 【請求項７】 前記綱状炭素体は、複数本の前記炭素束
体を縒り込んで形成されたことを特徴とする請求項１に
記載の炭素系発熱体。 - 【請求項８】 前記綱状炭素体は、複数本の前記炭素束
体を編み込んで形成されたを特徴とする請求項１に記載
の炭素系発熱体。 - 【請求項９】 前記電極部は、前記綱状炭素体の終端部
を管状の電極部材で圧着し形成されたことを特徴とする
請求項１に記載の炭素系発熱体。 - 【請求項１０】 前記電極部は、前記綱状炭素体の終端
部を帯状の電極部材で巻き付けて形成されたことを特徴
とする請求項１に記載の炭素系発熱体。 - 【請求項１１】 前記密閉容器の円筒面を炭素帯体、ス
テンレスまたはセラミックのいずれかで被覆し、被覆さ
れた前記密閉容器を外側密閉容器で封入するようにした
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１
項に記載の炭素系発熱体。 - 【請求項１２】 前記密閉容器および前記外側密閉容器
は、石英質ガラス管であることを特徴とする請求項１乃
至請求項１１のいずれか１項に記載の炭素系発熱体。 - 【請求項１３】 前記外側密閉容器を防護管に収納する
ようにしたことを特徴とする請求項１１または請求項１
２に記載の炭素系発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10295404A JP2000123960A (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | 炭素系発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10295404A JP2000123960A (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | 炭素系発熱体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000123960A true JP2000123960A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17820179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10295404A Pending JP2000123960A (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | 炭素系発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000123960A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004139769A (ja) * | 2002-10-16 | 2004-05-13 | Aruba Japan:Kk | 発熱構造体 |
| JP2005183377A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 炭素系発熱体の製造方法、炭素系発熱体、ヒーター、及び加熱装置 |
| JP2006127837A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Sooramu Kk | ヒーター |
| KR100657469B1 (ko) | 2004-07-21 | 2006-12-13 | 엘지전자 주식회사 | 탄소 히터의 트위스트형 탄소 필라멘트 구조 |
| KR100686327B1 (ko) | 2005-08-18 | 2007-02-22 | (주)지스코 | 카본사램프 히터 및 이를 위한 탄소끈관 제조방법 |
| JP2011181311A (ja) * | 2010-03-01 | 2011-09-15 | Narumiya:Kk | ヒータ及びヒータシステム |
-
1998
- 1998-10-16 JP JP10295404A patent/JP2000123960A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004139769A (ja) * | 2002-10-16 | 2004-05-13 | Aruba Japan:Kk | 発熱構造体 |
| JP2005183377A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 炭素系発熱体の製造方法、炭素系発熱体、ヒーター、及び加熱装置 |
| KR100657469B1 (ko) | 2004-07-21 | 2006-12-13 | 엘지전자 주식회사 | 탄소 히터의 트위스트형 탄소 필라멘트 구조 |
| JP2006127837A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Sooramu Kk | ヒーター |
| JP4596882B2 (ja) * | 2004-10-27 | 2010-12-15 | ソーラム株式会社 | ヒーター |
| KR100686327B1 (ko) | 2005-08-18 | 2007-02-22 | (주)지스코 | 카본사램프 히터 및 이를 위한 탄소끈관 제조방법 |
| JP2011181311A (ja) * | 2010-03-01 | 2011-09-15 | Narumiya:Kk | ヒータ及びヒータシステム |
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