(57)【要約】【課題】簡単な構造で加熱部の温度を所定の温度に精度良く制御することが可能な加熱装置を提供すること。【解決手段】金属シース１１内に熱電対線が収容され、測温点が金属シース１１の先端部に形成されているシース熱電対１と、発熱線を内包し、金属シース１１の先端部が突出し、かつ金属シース１１と発熱線とを絶縁した状態で金属シース１１に取り付けられ、発熱線に対して金属シース１１側と反対側の外表面が絶縁性と断熱性を持つ被覆材で覆われている電気ヒータ２と、電気ヒータ２の発熱線に流す電流を制御する温度制御器３と、熱電対線と温度制御器３との間に配線され、熱電対線の信号を温度制御器３に送る熱電対補償導線４と、発熱線と温度制御器３との間に配線され、温度制御器３から発熱線へ流す電流が通過する電流供給線５とを備え、シース熱電対１の先端が被加熱物を加熱する加熱装置とした。【選択図】図１
2020205191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属シース内に無機絶縁材粉末を介在させて少なくとも一対の熱電対線が収容され、該熱電対線の測温点は該金属シースの先端部に形成されているシース熱電対と、
電流を流すことによりジュール発熱する発熱線を内包し、前記金属シースの先端部が突出した状態、かつ該金属シースと該発熱線とが絶縁された状態で前記金属シースの先端近くに取り付けられていて、該発熱線の該金属シースと反対側の外表面は絶縁性と断熱性を持つ被覆材で覆われている電気ヒータと、
前記シース熱電対の測温点の温度を表示し、かつ前記電気ヒータの前記発熱線に流す電流を制御する温度制御器と、
前記熱電対線の末端と前記温度制御器との間に配線され、該熱電対線の信号を該温度制御器に送る熱電対補償導線と、
前記発熱線の両端と前記温度制御器との間に配線され、該温度制御器から該発熱線へ流す電流が通過する電流供給線とを備え、
前記シース熱電対の先端が被加熱物を加熱する加熱装置。
【請求項２】
前記発熱線が、絶縁材を介して前記金属シースにコイル状に巻き付けられた金属線である請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記発熱線が、前記金属シースに巻き付けられた可撓性のある薄膜型白金測温抵抗体素子の白金線である請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記金属シースの材質がアルミニウムまたは銅である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記金属シースの先端が平面状である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記金属シースの先端が鋭角に尖っている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記温度制御器が、前記シース熱電対の測温点の温度が所定の温度になるよう、該温度制御器から前記電気ヒータの前記発熱線に流す電流の量を自動で調整する機能を持つ請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記温度制御器が、該温度制御器に表示されている前記シース熱電対の測温点温度が所定の温度になるよう、該温度制御器から前記電気ヒータの前記発熱線に流す電流の量を手動で調整できる機能を持つ請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置に関し、特に、灸器具として、また紙や布、樹脂シートなどの穴あけ器として使用できる、シース熱電対と電気ヒータならびに温度制御器を組み合わせた加熱装置についての発明である。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、シース熱電対、ジュール発熱する電気ヒータ及び温度制御器を主要構成品とする加熱装置の発明である。
【０００３】
シース熱電対は、金属シース内に無機絶縁材粉末を介在させて熱電対線が収容されたもので、熱電対線が密閉された金属シース内にあって外部雰囲気との接触がないため、高温で使用しても熱電対線に酸化等の腐食の進行がなく、温度測定精度が低下することなく永年の使用が可能であることなどの特長から、プラントや工場、家電における温度センサとして広く使用されている。
【０００４】
シース熱電対には、特許文献１の図１乃至図３、また特許文献２の図１と図２などに示されるように、非接地型シース熱電対と接地型シース熱電対の２種類があり、図７にこれらの汎用のシース熱電対の断面図を示している。図７（ａ）は非接地型シース熱電対１０２、図７（ｂ）は接地型シース熱電対１０３それぞれの長手方向断面図で、図７（ｃ）は図７（ａ）（ｂ）の径方向Ａ−Ａの断面図である。非接地型シース熱電対１０２と接地型シース熱電対１０３のどちらも、金属シース１１内に無機絶縁材粉末１２を介在させてプラス側熱電対線１５とマイナス側熱電対線１６が収容され、末端部の内側には樹脂シール１８が設けられていて金属シース１１の内部は外部雰囲気と遮断されているのは同じで、測温点が金属シース１１の先端部つまりシース熱電対１０２、１０３の先端部に在るのも同じである。
【０００５】
図７に示すように、非接地型シース熱電対１０２はプラス側熱電対線１５の先端とマイナス側熱電対線１６の先端が接合された測温点１３が金属シース１１の先端部の無機絶縁材粉末１２の中に在り、接地型シース熱電対１０３はプラス側熱電対線１５と先端とマイナス側熱電対線１６の先端がともに金属シース１１の先端に接合されて金属シース１１の先端が測温点１４となっている。
【０００６】
図７では一対のプラス側熱電対線１５とマイナス側熱電対線１６が収容されたシース熱電対を示しているが、複数対の熱電対線が収容された非接地型シース熱電対、接地型シース熱電対も存在する。
【０００７】
なお、本書での「熱電対線」はプラス側熱電対線とマイナス側熱電対線を総称したものであり、「シース熱電対」は非接地型シース熱電対と接地型シース熱電対を総称したものである。
【０００８】
図７において、樹脂シール１８を貫通して外部に出た熱電対線１５、１６の末端部には、測定された温度信号を受信計器に送るための熱電対補償導線が繋がれる。この繋ぎ部の保護のために通常、特許文献３の図７に示されるような、充填した樹脂（２３）を介在して繋ぎ部（２２ａ）を収容した金属スリーブ（２２）や、同文献の図８に示されるような、繋ぎ部（２２ａ）を覆う樹脂モールド（２４）などが設けられる。なお、上記の括弧内は参照した特許文献の図で用いられている符号である。
【０００９】
次にジュール発熱する電気ヒータについて、ニクロム線やカンタル線などの金属線がジュール発熱する発熱線として電気ヒータに一般に用いられるのはよく知られているところであり、また、本発明と同一出願人による特許文献４の第８段落に示されるように白金測温抵抗体素子も当素子の白金線が効率よくジュール発熱をする発熱線となるため、電気ヒータの発熱源として使用することができる。特に抵抗値１００Ωの白金測温抵抗体素子は、広く市販されていて安価であるという長所と、特許文献４の第１０及び第４７段落に示されているように、発熱源として用いた場合にニクロム線と比べて発熱密度が高いという特長を持っている。
【００１０】
市販されている１００Ωの白金測温抵抗体素子の型式としては、特許文献４の図３に示されるような、白金線（９２）がコイル状をした巻き線型と、薄膜型が代表的である。薄膜型白金測温抵抗体素子には、特許文献５の図４に示されるような、ポリイミドなどの絶縁性フィルム（５）上に膜状の白金線（２８）がパターン形成されていて、その上をフィルム状の絶縁膜（１２）で覆った可撓性のある素子と、絶縁性フィルム（５）に替えてセラミック板を用いた可撓性のない素子とがある。なお上記括弧内も参照した特許文献の図で用いられている符号である。
【００１１】
続いて、温度制御器は、盤取り付けタイプ、ハンディタイプ及び壁掛けタイプ等の各種タイプが市販されており、温度センサで測定した制御対象の温度を入力し、当温度が温度制御器に設定された温度になるように、出力によって加熱源の発熱量を増減させるのが一般的な機能である。
【００１２】
発熱源がジュール発熱する電気ヒータの場合、温度制御器の出力は通常、電気ヒータの発熱線に流す電流であり、温度制御器は、電気ヒータの発熱線への印加電圧増減などによってこの電流を増減させて、温度センサで測定した制御対象の温度を設定された温度に保持する。市販の温度制御器の多くは制御対象の温度を設定された温度に自動で保持する機能を持つが、簡易的には、電気ヒータに印加する電圧を調節する手動の電圧設定器と、温度センサの測定温度の指示計とを組み合わせて温度調節器とし、測定温度の指示値が所定の温度になるように電圧設定器の出力電圧を手動調節する制御とすることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−０７８４３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０６０４４５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３０５０５号公報
【特許文献４】国際公開第２０１５／０８３２９８号
【特許文献５】特開２０１２−６７５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
電気ヒータを加熱源として温度制御がされる加熱装置には、電気ヒータ、電気ヒータの熱を被加熱物に伝える機構、温度センサならびに温度制御器がそれぞれ別部材として必要で、そのために構造が複雑になり、これが１つの問題としてあった。
【００１５】
例えば、電気灸器具は、電気ヒータとその熱を人体に伝える機構、及び人体の安全のために人体との接触温度を測定する温度センサとその接触温度を適正な温度に制御する温度制御器より構成する必要があり、そのために構造が複雑になる問題と、それに伴って艾（もぐさ）による施術に比べて高価になる問題があった。
【００１６】
また、紙や布、樹脂シートなどに穴をあける場合、錐を使用すると両手で錐を回転しながら押す手間と力を必要とし、穴あけパンチを用いると穴あけ毎に同パンチに空ける対象物をセットしてパンチする手間と鑽孔のための力が必要であるのに対し、先端の尖った加熱装置を使用し、先端を穴あけ対象に押し当てれば、対象が炭化や軟化することによって僅かな押す力で容易に穴があくことに我々は想到した。
【００１７】
しかし、この加熱装置も、電気ヒータとその熱を加熱装置先端まで伝える機構、加熱装置先端温度を穴あけ対象物に適した温度に制御するための温度センサとその温度を制御する温度制御器より構成する必要があり、やはり構造が複雑になる問題と、それに伴い錐や穴あけパンチに比べて著しく高額化する問題があった。
【００１８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で、かつ、被加熱物を加熱する温度の制御精度が悪化することなく、当温度を設定された所定の温度に精度よく制御することができる加熱装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
（１）  上述の問題に鑑み、金属シース内に無機絶縁材粉末を介在させて少なくとも一対の熱電対線が収容され、熱電対線の測温点は金属シースの先端部に形成されているシース熱電対と、
電流を流すことによりジュール発熱する発熱線を内包し、金属シースの先端部が突出した状態、かつ金属シースと発熱線とが絶縁された状態で金属シースの先端近くに取り付けられていて、発熱線の金属シースと反対側の外表面は絶縁性と断熱性を持つ被覆材で覆われている電気ヒータと、
シース熱電対の測温点の温度を表示し、かつ電気ヒータの発熱線に流す電流を制御する温度制御器と、
熱電対線の末端と温度制御器との間に配線され、熱電対線の信号を温度制御器に送る熱電対補償導線と、
発熱線の両端と温度制御器との間に配線され、温度制御器から発熱線へ流す電流が通過する電流供給線とを備え、
シース熱電対の先端が被加熱物を加熱する加熱装置とした。
【００２０】
この加熱装置は、シース熱電対及び電気ヒータならびに温度制御器が主要な構成品で、これらが熱電対補償導線または電流供給線を配線することで繋がれている。電気ヒータはシース熱電対に取り付けられていてシース熱電対と一体化しており、また、シース熱電対は温度センサとしての役割に加え、電気ヒータの熱を被加熱物に伝える役割を担っているので、この加熱装置の実質的な構成品は、一体化した電気ヒータとシース熱電対、及び温度制御器である。したがって、電気ヒータ、電気ヒータの熱を被加熱物に伝える機構、温度センサならびに温度制御器をそれぞれ別部材として必要とする従来の加熱装置に比べて構造が簡単になり安価であるという利点を持つ。
【００２１】
金属シースの電気ヒータから突出しているのは先端部だけであるので、被加熱物を加熱するシース熱電対の先端には、電気ヒータの発熱が少ない放熱ロスで伝わることができる。また、シース熱電対の測温点は前述のようにシース熱電対の先端部にあるので、温度制御器によりシース熱電対先端の温度、つまり被加熱物を加熱する温度を設定された所定の温度に精度よく制御することができる。
【００２２】
発熱線は金属シースと絶縁されているので、発熱線に流れる電流が金属シースに漏洩することがなく、発熱線の金属シース側と反対側の外表面も絶縁性と断熱性を持つ被覆材で覆われているので使用者が感電することもない。また、被覆材の外面は、発熱線がジュール発熱している際も断熱によって雰囲気温度に近い温度になっているため、使用者はここを持って安全に一体化した電気ヒータとシース熱電対を取り扱うことができる。加えて、電気ヒータから離れたシース熱電対の後端部は、金属シース表面からの放熱によって温度が下がっているので、加熱温度によっては使用者が当部を持つこともできる。
【００２３】
（２）  本発明の加熱装置の発熱線は、絶縁材を介して金属シースにコイル状に巻き付けられた金属線とすることが実績上好ましい。ニクロムやカンタルを材質とする金属線はジュール発熱線として広く使用され、そのコイル状に巻かれたものも一般に使用されている。
【００２４】
（３）  また、本発明の加熱装置の発熱線は、金属シースに巻き付けられた可撓性のある薄膜型白金測温抵抗体素子の白金線であることが望ましい。前述のように、特に抵抗値１００Ωの白金測温抵抗体素子は、ニクロム線と比べて高い発熱密度が得られる特長を持っている。可撓性があり表裏面が絶縁フィルム等の絶縁膜で覆われている１００Ωの薄膜型白金測温抵抗体素子は、発熱密度が高いこと、金属シースへの巻き付けての取り付けが容易であること、また市販の当薄膜素子の辺長はせいぜい１ｃｍ程度と小さいために電気ヒータがコンパクトにできることなどの利点がある。
【００２５】
（４）  本発明の加熱装置において、金属シースの材質はアルミニウムまたは銅であることが望ましい。工業界で汎用されている金属の中でアルミニウム、銅は熱伝導率が高い金属であるので、電気ヒータの発熱が被加熱物を加熱するシース熱電対の先端に伝わり易く、熱伝導率の高くない鉄、ステンレス鋼等を用いた場合に比べて、少ない電気ヒータの発熱量で、シース熱電対の先端を同じ温度にすることができる。
【００２６】
（５）  本発明の加熱装置は、金属シースの先端を平面状にすることにより、その平面を人の皮膚に当てて、その接触部をスポット加熱する電気灸器具として使用できる。
【００２７】
電気灸器具を従来の加熱装置で作ろうとすると、前述のように構造が複雑で高価なものになるが、本発明の加熱装置は構成品が少ないことから、被加熱物を加熱する本発明の加熱装置の金属シースの先端を平面状にすることにより、簡単な構造で安価な電気灸器具とすることができる。
【００２８】
（６）  本発明の加熱装置は、金属シースの先端を鋭角に尖った形状とすることにより、紙や布、樹脂シートなどに容易に穴をあけることができる穴あけ器として使用できる。
【００２９】
前述のように、従来の錐や穴あけパンチによる穴あけは手間と力を要する作業であったのに対し、被加熱物を加熱する本発明の加熱装置の金属シースの先端を鋭角に尖った形状とした穴あけ器は、先端を穴あけ対象物に押し当てれば、対象物が加熱で炭化や軟化することにより僅かな押す力で容易に対象物に突き通って、穴をあけることができる。加えて、本発明の加熱装置は、従来のものより構成品が少ないので、構造が簡単で安価に作ることができ、従来の加熱装置を適用した穴あけ器の構造が複雑で高価になる問題が解消される。
【００３０】
（７）  本発明の加熱装置の温度制御器は、シース熱電対の測温点の温度が所定の温度になるよう、温度制御器から電気ヒータの発熱線に流す電流の量を自動で調整する機能を持つことが望ましい。シース熱電対の測温点はその先端部にあるので、このような温度制御器を用いれば、温度制御器に望む加熱温度を設定するだけで、被加熱物を加熱するシース熱電対先端の温度をその設定した温度に精度よく自動制御できる。また、このような温度制御器は前述のように各種タイプのものが市販されており、そのうちのハンディタイプのものを使用すれば、当加熱装置の移動、持ち運びが容易になる。
【００３１】
市販の温度制御器には、制御アルゴリズムとしてＰＩＤ制御が一般に採用されており、加えて、制御対象の温度が設定した温度より一定温度以上に高くなると故障が発生したと見做して電気ヒータの発熱線に流す電流を遮断する機能も一般的に付属しているので、市販の温度制御器により、加熱温度をＰＩＤ制御アルゴリズムにより精度よく制御できるとともに、故障による加熱温度の異常な上昇を防止することができる。
【００３２】
（８）  また、本発明の加熱装置の温度制御器は、温度制御器に表示されているシース熱電対の測温点温度が所定の温度になるよう、温度制御器から電気ヒータの発熱線に流す電流の量を手動で調整できる機能を持つものとしてもよい。
【００３３】
このような温度制御器として、前に説明した如く、電気ヒータの発熱線に印加する電圧を調節する手動の電圧設定器と、シース熱電対の測定温度の指示計とを組み合わせた簡易的な温度調節器が挙げられる。電気ヒータの発熱線への印加電圧と同発熱線に流れる電流は比例するので、電圧設定器の電圧を手動調整することは同発熱線に流す電流を手動調整することに相当する。指示計の温度指示値が被加熱物を加熱する温度であるので、当温度が望む加熱温度になるように電圧設定器の出力電圧を手動調節すればよい。具体的には、使用者は、指示計の温度指示値が望む加熱温度より低ければ、電圧設定器の出力電圧を増加させ、当該温度指示値が望む加熱温度より高ければ、出力電圧を減少させる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明による加熱装置は、従来の加熱装置に比べて構造が簡単で安価である特長、及び加熱温度を所定の温度に精度良く制御したスポット加熱を行うことができる特長を持っていて、これらの特長を生かした電気灸器具や、紙や布、樹脂シートなどの穴あけ器などとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による電気灸器具の構成図である。
【図２】本発明による電気灸器具のシース熱電対先端部の断面図である。
【図３】本発明による電気灸器具の発熱線が薄膜型測温抵抗体素子の白金線である電気ヒータの図である。
【図４】本発明による電気灸器具の発熱線が金属線である電気ヒータの図である。
【図５】本発明による穴あけ器の構成図である。
【図６】本発明による穴あけ器のシース熱電対先端部の断面図である。
【図７】汎用シース熱電対の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
（第１実施形態）
第１実施形態は、本発明による電気灸器具で、その構成図を図１に示す。なお、図１において図７と同じ部材は同じ符号としており、また図１乃至図７の全図の相互間でも同様に、同じ部材は同じ符号としている。
【００３７】
図１に示すように、当電気灸器具１００は、金属シース１１内に無機絶縁材粉末１２を介在して熱電対線を収容したシース熱電対１と、シース熱電対１の金属シース１１の先端部が突出した状態でシース熱電対１の金属シース１１の先端近くに取り付けられ、ジュール発熱する発熱線を内包する電気ヒータ２と、シース熱電対１の測温点温度を表示し、かつ電気ヒータ２の発熱線に流す電流を制御する温度制御器３と、熱電対線の末端と温度制御器３との間に配線され、熱電対線の信号を温度制御器３に送る熱電対補償導線４と、電気ヒータ２の発熱線の両端と温度制御器３との間に配線され、温度制御器３から電気ヒータ２の発熱線へ流す電流が通過する電流供給線５とにより構成されている。本実施形態では、シース熱電対１は、金属シース１１の末端部に熱電対線と熱電対補償導線４の繋ぎ部の保護のために設けられた樹脂モールド１７を備えており、金属シース１１の末端部内側の構造は図７に示したとおりである。
【００３８】
また、温度制御器３はコンセントに差し込み可能なプラグのついた電源ケーブル７が付属したハンディタイプで、電気灸器具１００の移動、持ち運びを容易にしている。金属シース１１は外径が２ｍｍ、長さが１０ｃｍで、電気ヒータ２は外径が５．５ｍｍ、長さが１５ｍｍである。
【００３９】
金属シース１１の先端すなわち図１のシース熱電対１の下端は平面状になっており、シース熱電対１の先端部の断面図を図２（ａ）に示す。シース熱電対１は非接地型で、図７（ａ）に示した汎用の非接地型シース熱電対１０２とは金属シース１１の先端が平面状になっている点のみが異なり、金属シース１１内に無機絶縁材粉末１２を介在して一対の熱電対線１５、１６が収容されていて測温点１３が金属シース１１の先端部、つまりシース熱電対１の先端部に形成されているのは同じである。シース熱電対１は接地型としてもよく、その場合のシース熱電対１の先端部の断面図を図２（ｂ）に示す。この場合も図７（ｂ）に示した汎用の非接地型シース熱電対１０３とは金属シース１１の先端が平面状になっている点のみが異なり、金属シース１１内に無機絶縁材粉末１２を介在して熱電対線１５、１６が収容されていて測温点１４が金属シース１１の先端部に形成されているのは同じである。なお、金属シース１１内に収容される熱電対線は、一対に限られず、複数対であってもよい。複数対収容した場合には、一対が断線して使用できなくなった場合であっても残りの対を使用することができる。
【００４０】
本実施形態の電気灸器具１００によるお灸は、平面状になった金属シース１１の先端を人の皮膚に当て、その接触部を電気ヒータ２の発生する熱でスポット加熱することにより行われる。図２（ａ）（ｂ）では金属シース１１先端の平面は金属シース１１の軸方向に対して直交しているが、当該軸方向に対して傾きのある平面でもよい。
【００４１】
このように、電気灸器具１００は、電気ヒータ２をシース熱電対１に取り付けて一体化するとともに、シース熱電対１にシース熱電対そのものとしての役割と電気ヒータ２の熱を人の皮膚に伝える役割を兼ねさせることより、構造の簡単化、経済化を図ったものである。
【００４２】
電気ヒータ２は、ジュール発熱する発熱線、金属シース１１と発熱線とを絶縁する絶縁材、及び発熱線の金属シース１１と反対側の外表面を覆う絶縁性と断熱性を持つ被覆材とを備える。電気ヒータ２は、発熱線以外の構成品が発熱線を内包する。本実施形態の電気ヒータ２には、可撓性のある抵抗値１００Ωの薄膜型白金測温抵抗体素子が適用され、その白金線が発熱線となっており、これを図３に示す。図３（ａ）は適用した薄膜型白金測温抵抗体素子２０の平面図、図３（ｂ）はそれを適用した電気ヒータ２の断面図である。
【００４３】
図３（ａ）に示すように、薄膜型白金測温抵抗体素子２０は、フィルム状の絶縁シート２３の上に膜状の１００Ωの白金線２２が形成されていて、その上面は絶縁膜２５で覆われている。なお、図を見やすくするために、図３（ａ）には絶縁膜２５の図示を省略している。白金線２２の両端にはそれぞれリード線２６が金属ロウで取り付けられていて、リード線２６には図１に示した電流供給線５が接続される。このリード線２６は、白金線２２を延長するものであり、電気ヒータ２の一部を構成する。
【００４４】
図３（ｂ）に示すように、薄膜型白金測温抵抗体素子２０は金属シース１１に巻き付けられていて、その外面は絶縁性と断熱性がある外装部材２４に覆われている。この外装部材２４は、絶縁性及び断熱性を有する綿状のセラミックと、当該セラミックの散逸防止のために当該セラミックの外周面を覆う金属の薄板とを有する。なお、図を見やすくするために、図３（ｂ）において金属シース１１は外面を図示している。
【００４５】
かくの如く、電気ヒータ２は、白金線２２をジュール発熱する発熱線とし、絶縁シート２３によって金属シース１１と発熱線である白金線２２とが絶縁され、白金線２２の金属シース１１側と反対側の外表面を覆う絶縁性と断熱性を持つ被覆材として絶縁膜２５及び外装部材２４が取り付けられているものである。
【００４６】
本実施形態において、外径２ｍｍの金属シース１１の先端部の長さ２ｍｍが電気ヒータ２から突出している。この突出長さは、長いと放熱が多くなり、短くし過ぎると電気ヒータ２が金属シース１１の先端を人の皮膚に当てる際の障害になり易いので、この突出長さを金属シース１１の外径の２分の１乃至２倍とすることが望ましい。
【００４７】
金属シース１１の先端温度がお灸温度に達するようにできれば、必ずしも電気ヒータ２への抵抗値１００Ωの薄膜型白金測温抵抗体素子の適用は必須ではなく、抵抗値が１００Ω以外の可撓性のある薄膜型測温抵抗体素子を適用してもよい。
【００４８】
また、発熱線を薄膜型白金測温抵抗体の白金線でなく、発熱線として実績のあるニクロムやカンタルを材質とする金属線としてもよい。図４は電気灸器具１００の発熱線が金属線２１である電気ヒータ２の図で、この図においても見やすくするために金属シース１１は外面を図示している。金属シース１１に巻き付けられたフィルム状の絶縁シート２３の外側面に、金属線２１がコイル状に巻き付けられていて、さらにその外面には、図３（ｂ）と同様の絶縁性と断熱性がある外装部材２４がやはり設けられている。
【００４９】
金属線２１は、下端で折り返された二重螺旋形状をしたコイル状で、両端は近接しており、当両端には図１に示した電流供給線５が接続される。なお、発熱線が金属線２１の場合は、前述の発熱密度の関係から薄膜型白金測温抵抗体素子２０の白金線２２の場合に比べて、電気ヒータ２が少し大きくなり、また、金属線２１の金属シース１１への巻き付けに手間を要することになる。
【００５０】
このように図４の電気ヒータ２は、金属線２１をジュール発熱する発熱線とし、絶縁シート２３によって金属シース１１と発熱線である金属線２１とが絶縁され、金属線２１の金属シース１１側と反対側の外表面を覆う絶縁性と断熱性を持つ被覆材として外装部材２４が取り付けられているものである。
【００５１】
発熱線を薄膜型白金測温抵抗体素子２０の白金線２２か金属線２１のいずれにするにしても、いずれの発熱線とも金属シース１１とは絶縁シート２３で絶縁されているので、発熱線に流れる電流が金属シース１１に漏洩することがなく、発熱線外面も絶縁性と断熱性がある外装部材２４で覆われているので使用者が感電することもない。また、外装部材２４の外面は、発熱線がジュール発熱している際も断熱によって雰囲気温度に近い温度になっているため、使用者はここを持って安全かつ熱さによる不快感なく一体化した電気ヒータ２とシース熱電対１を取り扱うことができる。加えて、電気ヒータ２から離れたシース熱電対１の後端部は、金属シース１１の表面からの放熱によって温度が下がっているので、使用者は当部を持つこともできる。
【００５２】
金属シース１１の材質はアルミニウムである。ステンレス鋼等の鉄系金属を用いてもよいが、アルミニウムは工業界で汎用される金属のうちで熱伝導率の高い金属であるため、電気ヒータ２の熱が皮膚を加熱するシース熱電対１の先端に効率よく伝わり、また、電気ヒータ２はシース熱電対１の先端近くに設けられているので、電気ヒータ２の発熱が少ない放熱ロスでシース熱電対１の先端に伝わる。この効率的でロスの少ない伝熱により、少ない電気使用量でお灸をすることができる。なお、金属シース１１の材質は銅としてもよい。銅はアルミニウムとともに熱伝導率の高い金属であるので、銅もアルミニウムと同様の効果が得られる。
【００５３】
お灸温度は通常８０℃前後で、電気灸器具１００は前述のようにシース熱電対１の金属シース１１の先端平面で人の皮膚を加熱してお灸を施す。温度制御器３は、熱電対補償導線４を通って入力されるシース熱電対１の測温点１３，１４の温度が、当温度制御器３に設定されている温度になるよう、電気ヒータ２の発熱線に流す電流の量を自動で調整する機能を持ち、シース熱電対１の測温点１３，１４は先端部にある。そのため、本実施形態の電気灸器具１００は、温度制御器３にお灸温度を設定するだけで、お灸温度が精度よく自動制御される。
【００５４】
具体的には、温度制御器３は、シース熱電対１の先端の加熱温度を設定する温度設定部と、熱電対補償導線４が接続され、シース熱電対１の熱起電力が入力される入力部と、電流供給線５が接続され、電気ヒータ２の発熱線に電流を流す出力部と、温度設定部で設定された温度及び入力部から入力された熱起電力に基づいてシース熱電対１の測温点１３，１４の温度及び出力部に流す電流量を算出し制御する制御部と、制御部で算出した測温点１３，１４の温度を表示する表示部と、を有する。制御部の制御アルゴリズムはＰＩＤ制御で、このアルゴリズムに副って、算出した測温点温度が設定温度より低ければ、温度制御器は電気ヒータ２の発熱線に流す出力部の電流を自動的に増し、高ければ、当該電流を自動的に減じることで、人の皮膚を加熱しているかどうかに関わらず、金属シース１１の先端の温度を設定温度に自動で維持する。さらに、制御部は測温点温度が設定温度より一定温度以上に高くなると故障が発生したと見做して電気ヒータ２の発熱線に流す電流を自動遮断する機能も付属していて、故障によって必要以上に皮膚が加熱されるのを防いでいる。
【００５５】
温度制御器３は、このような自動制御機能を持つものに替えて、電気ヒータ２の発熱線に印加する電圧を調節する手動の電圧設定器と、シース熱電対１の測定温度の指示計とを組み合わせた簡易的なものとしてもよい。指示計に示されるシース熱電対１の先端部温度がお灸温度になるよう電圧設定器の出力電圧を手動調節することにより、目的のお灸温度を保つことができる。具体的には、使用者は、指示計の温度指示値を見ながら電圧設定器の出力電圧を手動で調節し、指示計の温度指示値が所望の加熱温度より低ければ、電圧設定器の出力電圧を増加させ、当該温度指示値が所望の加熱温度より高ければ、出力電圧を減少させる。
【００５６】
本実施形態の電気灸器具を用いて被験者９人に施灸したところ、施灸効果の指標となる術後の白血球量が血液検査において術前より１７％増加していた。これは艾による本来のお灸効果と同程度の白血球の増加であり、本実施形態の電気灸器具によるお灸は、艾によるお灸と同等の効果があることが確認された。
【００５７】
また、温灸はお灸温度８０℃より低い数十℃で行われるが、温度制御器３の設定温度をこの温灸温度に設定することにより、本実施形態の電気灸器具１００を電気温灸器具としても使用することができる。さらに、シース熱電対１の先端に円盤状の板を軸に垂直に取り付ければ、皮膚への加熱面積が広い電気温灸器具とすることができる。
【００５８】
（第２実施形態）
第２実施形態は、本発明による穴あけ器で、その構成を図５に示す。図５の穴あけ器１０１の構成図が図１に示した第１実施形態の電気灸器具１００の構成図と異なるのは、シース熱電対１の金属シース１１と電気ヒータ２とを覆う外装チューブ６が追加された点、ならびに、被加熱物を加熱する金属シース１１の先端が、頂角が鋭角に尖った円錐形をしている点である。その他の電気ヒータ２、電源ケーブル７が付属したハンディタイプの温度制御器３、熱電対補償導線４、電流供給線５及び樹脂モールド１７の構成は同じである。
【００５９】
穴あけ器１０１のシース熱電対１の金属シース１１の先端部断面図を図６（ａ）に示す。シース熱電対１は非接地型で、図７（ａ）に示した汎用の非接地型シース熱電対１０２とは金属シース１１の先端が、先端が鋭角に尖った円錐形をしている点のみが異なり、金属シース１１内に無機絶縁材粉末１２を介在して一対の熱電対線１５、１６が収容されていて測温点１３が金属シース１１の先端部に形成されているのは同じである。第１実施形態の電気灸器具と同様、シース熱電対１は接地型としてもよく、その場合のシース熱電対１の先端部の断面図を図６（ｂ）に示す。この場合も図７（ｂ）に示した汎用の非接地型シース熱電対１０３とは金属シース１１の先端形状のみが異なり、金属シース１１内に無機絶縁材粉末１２を介在して熱電対線１５、１６が収容されていて測温点１４が金属シース１１の先端部に形成されているのは同じである。なお、金属シース１１内に収容される熱電対線は、一対に限られず、複数対であってもよい。複数対収容した場合には、一対が断線して使用できなくなった場合であっても残りの対を使用することができる。
【００６０】
穴あけ器１０１は、紙や布、樹脂シートを穴あけ対象とするもので、金属シース１１の先端を穴あけ対象物に押し当てれば、対象物が熱で炭化や軟化することによって僅かな押す力で容易に対象物に突き通って、穴をあけることができる。また金属シース１１の先端が円錐状であるので突き通す深さによって穴の大きさを変えることができる利点がある。
【００６１】
穴あけ器１０１の金属シース１１は外径が６ｍｍ、長さが１０ｃｍで、電気ヒータ２は外径が１０ｍｍ、長さが１５ｍｍ、外装チューブ６の外径は１４ｍｍである。金属シース１１の外径が６ｍｍであるので、空けることができる穴の最大径は６ｍｍである。
【００６２】
金属シース１１を側面から見た場合の先端円錐形部の開き角度は６０°としている。この角度は用途に応じて決められるべきものであるが、汎用的には５０°乃至７０°が好ましい。また、穴あけ器１０１において、金属シース１１の先端部の長さ１２ｍｍが電気ヒータ２から突出している。この突出長さは、第１の実施形態と同様、長いと放熱が多くなり、短いと貫通穴をあける対象物の厚さが制限されるので、穴あけ器とする場合は金属シース１１の外径の２倍乃至３倍が適当である。
【００６３】
電気ヒータ２をシース熱電対１に取り付けて一体化するとともに、シース熱電対１にシース熱電対そのものとしての温度測定の役割と電気ヒータ２の熱を穴あけ対象物に伝える役割を兼ねさせることより、構造の簡単化、経済化が図られているのは第１実施形態の電気灸器具１００と同様である。また、電気ヒータ２とその発熱線の構造、金属シース１１の材質とその末端部の構造、及び温度制御器３の機能と加熱温度の制御性についても同じであるので、説明は省略する。
【００６４】
加熱温度に関し、穴あけ対象が紙の場合はその炭化温度である１２０℃前後、布の場合は自然繊維が炭化または合成繊維が軟化する温度である１５０℃乃至２５０℃程度、樹脂シートの場合は耐熱性のある特殊なものを除いた軟化温度である５０℃から１５０℃程度である。穴あけ対象物に応じてこれら温度が温度制御器３の設定温度になり、シース熱電対１の先端で加熱する温度となる。これら加熱温度は第１実施形態の電気灸器具１００の加熱温度が８０℃前後であるのに比べて高いので、外装チューブ６を設けないと、穴あけ時に使用者が、温度の比較的低い電気ヒータ２の外装部材の外面もしくは電気ヒータ２から離れたシース熱電対１の後端部を持ったとしても、熱による不快感が生じるケースが生じる可能性がある。
【００６５】
外装チューブ６はこのようなケースを避けるために、電気ヒータ２の外面の固定された金属管である。外装チューブ６の外面は、面積が広く放熱量が多いこと、金属シース１１とは接触があったとしても部分的であることから、温度が低くなっており、加熱温度が高い場合でも使用者がその外面を不快感なく持つことができる。外装チューブ６内の隙間に断熱材を装着すればさらにその外面温度は低くなる。また、シース熱電対１は外力が加わると曲がることがあるが、外装チューブ６はこの曲がりの発生を防止する役目も果たす。
【００６６】
なお、シース熱電対１の曲がりを防止する観点から、この外装チューブ６は第１実施形態の電気灸器具１００に取り付けてもよい。
【００６７】
以上開示した第１及び第２の実施形態は例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。さらに本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲の記載によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る加熱装置は、安価な電気灸器具として、また、シート状のものに力を要せずに穴をあけられる穴あけ器として利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１  シース熱電対
１１  金属シース
１２  無機絶縁材粉末
１３  非接地型シース熱電対の測温点
１４  接地型シース熱電対の測温点
１５  プラス側熱電対線（熱電対線）
１６  マイナス側熱電対線（熱電対線）
１７  樹脂モールド
２  電気ヒータ
２０  薄膜型白金測温抵抗体素子
２１  金属線
２２  白金線
２３  絶縁シート
２４  外装部材
２５  絶縁膜
３  温度制御器
４  熱電対補償導線
５  電流供給線
６  外装チューブ
１００  電気灸器具
１０１  穴あけ器
【図１】
2020205191.tif 000003
【図２】
2020205191.tif 000004
【図３】
2020205191.tif 000005
【図４】
2020205191.tif 000006
【図５】
2020205191.tif 000007
【図６】
2020205191.tif 000008
【図７】
2020205191.tif 000009