(57)【要約】      （修正有）【課題】容器本体への熱伝達を良好にしつつ、発熱容器をコンパクトに形成すること。【解決手段】発熱容器２０は、セラミック製の容器本体と、通電によって発熱する発熱体４５と、を備える。容器本体は、底部５０と、底部に接続された側壁４０とを含む。発熱体は、容器本体に埋設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部および前記底部に接続された側壁とを含むセラミック製の容器本体と、通電によって発熱する発熱体と、を備える発熱容器であって、
前記発熱体は、前記容器本体に埋設されている
ことを特徴とする発熱容器。
【請求項２】
前記発熱体の少なくとも一部は、前記側壁に埋設され、
前記側壁に埋設された前記発熱体と導通する一対の端子を備え、
前記端子の少なくとも１つは、前記底部の表面と前記側壁の表面とに跨って配置されている特定端子である
ことを特徴とする請求項１に記載の発熱容器。
【請求項３】
前記発熱体の一部は、前記底部に埋設され、
前記特定端子は、前記底部に埋設された前記発熱体と導通する
ことを特徴とする請求項２に記載の発熱容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
内容物を収容する容器本体を備え、当該容器本体の外側に誘導加熱コイルを配置した発熱容器が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８０５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記先行技術の場合、誘導加熱コイルが容器本体を取り囲むように設置されているので、発熱容器のサイズが大きくなる。また、金属製の容器本体を誘導加熱により加熱するため、容器本体と誘導加熱コイルとの間には間隙が必要であり、発熱容器のサイズを小さくすることは困難であった。本発明は、上記先行技術に鑑み、容器本体への熱伝達を良好にしつつ、発熱容器をコンパクトに形成することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、底部および前記底部に接続された側壁とを含むセラミック製の容器本体と、通電によって発熱する発熱体と、を備える発熱容器が提供される。この発熱容器は、前記発熱体が、前記容器本体に埋設されていることを特徴とする。この形態によれば、発熱体が容器本体に埋設されていることによって、容器本体への熱伝達が良好になり、且つ、発熱容器がコンパクトに形成できる。
【０００７】
（２）上記形態において、前記発熱体の少なくとも一部は、前記側壁に埋設され；前記側壁に埋設された前記発熱体と導通する一対の端子を備え；前記端子の少なくとも１つは、前記底部の表面と前記側壁の表面とに跨って配置されている特定端子でもよい。この形態によれば、側壁に埋設された発熱体と導通する一対の端子の少なくとも１つが、底部の表面と側壁の表面とに跨って配置されていることによって、側壁に埋設された発熱体に通電するためのリード線を底部の表面に接続することができる。
【０００８】
（３）上記形態において、前記発熱体の一部は、前記底部に埋設され；前記特定端子は、前記底部に埋設された前記発熱体と導通してもよい。この形態によれば、側壁に埋設された発熱体と、底部に埋設された発熱体とのそれぞれについて、一対の端子を用意しなくてもよくなる。
【０００９】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、発熱容器の製造方法等の形態で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】発熱容器の斜視図。
【図２】発熱容器の斜視図。
【図３】発熱容器の製造方法の概略を示す工程図。
【図４】側壁の作製方法の概略を示す工程図。
【図５】側壁ヒータのパターンが印刷されたアルミナシートを示す図。
【図６】端子付近の断面図。
【図７】底部の作製方法の概略を示す工程図。
【図８】底部ヒータのパターンが印刷された積層体を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１，図２は、発熱容器２０の斜視図である。図１，図２は、同一の発熱容器２０を示す。図１は、側壁ヒータ４５を図示するための図である。図２は、底部ヒータ５５を図示するための図である。図１は、側壁ヒータ４５について、紙面奥側半分の図示を省略している。
【００１２】
発熱容器２０は、側壁４０と、側壁ヒータ４５と、底部５０と、底部ヒータ５５と、端子６０と、リード線７０とを備える。側壁４０は、筒状の部材である。底部５０は、円盤状の部材である。側壁４０及び底部５０は、互いに接合されていることによって、開口を有する発熱容器２０の容器本体として機能する。この機能によって、発熱容器２０は、固体や液体などを収納できる。
【００１３】
側壁ヒータ４５は、側壁４０に埋設されている。底部ヒータ５５は、底部５０に埋設されている。側壁ヒータ４５及び底部ヒータ５５は、通電によって発熱する。側壁ヒータ４５及び底部ヒータ５５の発熱時における最高温度は、８００℃に設計されている。側壁ヒータ４５及び底部ヒータ５５はそれぞれ、端子６０に対して電気的に接続されている。側壁ヒータ４５及び底部ヒータ５５は、並列回路を形成する。側壁ヒータ４５及び底部ヒータ５５への電圧印加は、端子６０及びリード線７０を介して実施する。
【００１４】
図３は、発熱容器２０の製造方法の概略を示す工程図である。まず、側壁４０を作製する（工程Ｐ４００）。
【００１５】
図４は、側壁４０の作製手順の概略を示す工程図である。初めに、セラミック製の円筒部材を作製する（工程Ｐ４１０）。本実施形態における工程Ｐ４１０では、ＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing：冷間等方圧加圧）法を用いる。材料としては、焼結助剤を含むアルミナ粉末を用いる。
【００１６】
続いて、工程Ｐ４１０で作製した円筒部材の寸法を、切削加工によって調整する（工程Ｐ４２０）。本実施形態では、厚み１０ｍｍ、直径１００〜１５０ｍｍ、高さ１００〜１５０ｍｍに調整する。本実施形態では、工程Ｐ４２０での切削に旋盤を用いる。
【００１７】
次に、アルミナシートに、側壁ヒータ４５のパターンを印刷する（工程Ｐ４３０）。アルミナシートは、円筒部材とは別に用意する。図５は、側壁ヒータ４５のパターンが印刷されたアルミナシート４３を示す。本実施形態におけるパターン印刷には、スクリーン印刷を用いる。スクリーン印刷のインクには、メタライズインクを用いる。このメタライズインクは、主成分としてタングステンを含有する。印刷パターンは、図５に示すように、側壁４０に埋設された際に、側壁４０内において側壁ヒータ４５が偏在せずに、できるだけ分散するように設計されている。
【００１８】
本実施形態におけるアルミナシート４３の厚みは、０．３ｍｍである。アルミナシート４３の幅および高さは、加工後の円筒部材４１（後述する図６で符号を図示）にちょうど巻き付けることができる寸法に設定されている。
【００１９】
図５に示された側壁ヒータ端部４５ａは、側壁ヒータ４５の一部である。側壁ヒータ端部４５ａは、図５に示すように、他の部位よりも太く形成される。このように形成するのは、側壁ヒータ４５の端部付近における発熱を抑制するためである。側壁ヒータ４５の端部付近に形成された側壁ヒータ端部４５ａは、端子６０に近接する。よって、側壁ヒータ端部４５ａは、高温による端子６０の劣化を抑制するために、あまり高温にならないことが好ましい。具体的には、３００℃以下であることが好ましい。このため、側壁ヒータ端部４５ａの電気抵抗を小さくするために、側壁ヒータ端部４５ａを太く形成する。
【００２０】
続いて、アルミナシート４３を、円筒部材４１の外周面に巻き付けて、貼り合わせる（工程Ｐ４４０）。工程Ｐ４４０では、側壁ヒータ４５が外側に配置されるように巻き付ける。つまり、側壁ヒータ４５が円筒部材４１に接触しないように貼り合わせる。
【００２１】
次に、上記巻き付けられたアルミナシート４３を覆うように、カバリングシート４７（後述する図６で符号を図示）を貼り付ける（工程Ｐ４５０）。カバリングシート４７は、アルミナシート４３と同様、アルミナで形成されている。カバリングシート４７の厚さは、０．０５ｍｍである。工程Ｐ４５０の貼り付けには溶剤を用いる。本実施形態では、溶剤として、ＢＣＤ（ブチルカルビドール）を用いる。貼り付けのために、さらに圧着を施してもよい。この工程が終わると、焼成前の側壁４０が完成する。
【００２２】
図６は、図１における６−６断面図であり、端子６０付近を示す。但し、工程Ｐ４５０の時点では、端子６０は設けられていない。アルミナシート４３にカバリングシート４７が覆い被さった状態において、側壁ヒータ端部４５ａと端子６０との導通は、図６に示すスルーホール４９を介して実現される。スルーホール４９は、カバリングシート４７に予め設けられている。
【００２３】
次に、図３に示すように、底部５０を作製する（工程Ｐ５００）。図７は、底部５０の作製手順の概略を示す工程図である。初めに、アルミナシートを円形に加工する（工程Ｐ５１０）。加工後のアルミナシートの直径は、円筒部材４１の外径に一致させる。工程Ｐ５１０によって、円形のアルミナシートを２０枚、作製する。１枚のアルミナシートの厚さは、０．５ｍｍである。加工には、パンチングを用いる。
【００２４】
続いて、２０枚の円形のアルミナシートを積層する（工程Ｐ５２０）。工程Ｐ５２０によって作製される積層体５１（後述する図８で符号を図示）の厚さは、１０ｍｍになる。
【００２５】
次に、積層体５１に、底部ヒータ５５のパターンを印刷する（工程Ｐ５３０）。図８は、底部ヒータ５５のパターンが印刷された積層体５１を示す。工程Ｐ５３０のパターン印刷には、側壁ヒータ４５と同様なスクリーン印刷を用いる。印刷パターンは、図５に示すように、底部５０に埋設された際に、底部５０内において底部ヒータ５５が偏在せずに、できるだけ分散するように設計されている。
【００２６】
図８に示すように、底部ヒータ５５の両端は、積層体５１の縁に達するように形成される。このように形成するのは、端子６０との導通のためである。
【００２７】
図８に示された底部ヒータ端部５５ａは、底部ヒータ５５の一部である。底部ヒータ端部５５ａは、側壁ヒータ端部４５ａと同様に、端子６０付近が高温になるのを回避するためのものである。
【００２８】
高温による端子６０の劣化を抑制するために、底部ヒータ端部５５ａの形成に加えて、図８に示した距離Ｌを２０ｍｍ以上、確保する。距離Ｌは、底部ヒータ端部５５ａのうち積層体５１の縁側の端から、点Ａまでの距離である。点Ａは、工程Ｐ５３０後の状態において、底部ヒータ５５の通常の太さの部位の中で、底部ヒータ端部５５ａの当該端に最も近い部位である。なお、「底部ヒータ５５の通常の太さの部位」は、底部ヒータ端部５５ａよりも細い部位ということもできる。
【００２９】
続いて、底部ヒータ５５を覆うように、カバリングシートを貼り付ける（工程Ｐ５５０）。このカバリングシートは、側壁４０の作製に用いたカバリングシート４７と同様なものであり、貼り付けの手法も同様である。工程Ｐ５５０によって、焼成前の底部５０が完成する。
【００３０】
次に、図３に示すように、工程Ｐ４００で作製した焼成前の側壁４０と、工程Ｐ５００で作製した焼成前の底部５０とを仮接合する（工程Ｐ６００）。側壁４０については、側壁ヒータ端部４５ａに近い方の端面が接合面になる。底部５０については、カバリングシートが接合面になる。
【００３１】
工程Ｐ６００の仮接合には、共素地ペーストを用いる。つまり、アルミナシート４３及び積層体５１と同じ素材のペーストを用いる。具体的には、アルミナのペーストを用いる。
【００３２】
続いて、焼成を実施する（工程Ｐ７００）。焼成温度は、１５００〜１５５０℃に設定する。この焼成は、還元性雰囲気で実施する。本実施形態では、還元性雰囲気を水素によって実現する。この焼成によって、側壁ヒータ４５と底部ヒータ５５とが焼結する。さらに、焼成後における円筒部材４１、アルミナシート４３及びカバリングシート４７は、一体となって側壁４０を形成する。側壁ヒータ４５は、アルミナシート４３とカバリングシート４７との間に配置されていたので、焼成後において側壁４０に埋設される。同様に、積層体５１及びカバリングシートは、一体となって底部５０を形成する。底部ヒータ５５は、積層体５１とカバリングシートとの間に配置されていたので、焼成後において底部５０に埋設される。さらに、焼成によって、側壁４０と底部５０とが接合される。
【００３３】
次に、一対の端子６０を形成する（工程Ｐ８００）。端子６０の形成には、ニッケルめっきを用いる。工程Ｐ８００は、一対の端子６０それぞれが、スルーホール４９と底部ヒータ端部５５ａとに接触し、それぞれに導通するように実施する。この結果、側壁ヒータ４５及び底部ヒータ５５は、一対の端子６０を共有する。このように、側壁ヒータ４５及び底部ヒータ５５に共有される端子を、本実施形態では共通端子と呼ぶ。本実施形態では、一対の端子６０それぞれが共通端子である。
【００３４】
端子６０は、共通端子として機能するために、図１，図２に示すように、側壁４０の外表面と、底部５０の外表面とに跨って配置される。以下、このように配置される端子のことを、本実施形態では特定端子とも呼ぶ。底部ヒータ５５は、側壁４０と底部５０との境界から取り出されるので、底部ヒータ５５との導通のためには、端子６０が特定端子であることが好ましい。一方、側壁ヒータ４５は、側壁４０の外周面から取り出されるので、側壁ヒータ４５との導通のためには、端子６０の少なくとも一部が側壁４０の外周面に配置されるのが好ましい。
【００３５】
最後に、リード線７０を端子６０に接続する（工程Ｐ９００）。この接続には、ろう接を用いる。具体的には、銀ろうを用いるろう付けを用いる。これによって、図１，図２に示した発熱容器２０が完成する。
【００３６】
以上の実施形態によれば、少なくとも以下の効果を得ることができる。
(A)側壁４０に側壁ヒータ４５が埋設されており、且つ底部５０に底部ヒータ５５が埋設されている（以下、この内容をまとめて「容器本体にヒータが埋設されている」という）ので、発熱容器２０がコンパクトになる。この結果、例えば、狭いスペースに発熱容器２０を配置できる。
【００３７】
(B)容器本体にヒータが埋設されているので、ヒータで発生した熱が外部へ直接、放散することが抑制される。この結果、ヒータから容器本体への伝熱効率が良好になり、ひいては、収納物の加熱効率も良好になる。
【００３８】
(C)容器本体にヒータが埋設されているので、ヒータで発生した熱は、空気等の断熱層を介さずに、容器本体へ伝熱する。この結果、ヒータから容器本体への伝熱効率が良好になり、ひいては、収納物の加熱効率も良好になる。
【００３９】
(D)ヒータは、容器本体内において偏在しないパターンで形成されている。よって、発熱時において、容器本体の温度が均一になりやすい。ひいては、収納物の昇温のむらが抑制される。
【００４０】
(E)一対の端子６０それぞれが共通端子として機能するため、側壁ヒータ４５と底部ヒータ５５とのそれぞれに一対の端子を設けなくてもよい。
【００４１】
(F)蓄熱体を収容した発熱容器２０に蓋をすれば、蓄熱容器として使用できる。蓄熱体としては、例えば、アルミナボール、ＰＣＭ（Phase Change Material：相変化物質）、エリスリトール(erythritol)等を用いてもよい。ＰＣＭとしては、Ａｌ−Ｓｉ系合金などを用いてもよい。エリスリトールは、エリトリトールとも呼ばれる。
【００４２】
本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下の変形例が例示される。
【００４３】
端子として、共通端子でないもの（以下「非共通端子」という）を含んでもよい。非共通端子とは、側壁ヒータ及び底部ヒータの何れか一方のみに導通する端子のことである。つまり、１つの共通端子と２つの非共通端子とを備えてもよいし、一対の非共通端子を２組、備えてもよい。
【００４４】
非共通端子を含む場合、側壁ヒータ及び底部ヒータの両方に通電する加熱方式と、片方のみに通電する加熱方式とを切り替えることができる。
【００４５】
側壁ヒータに導通する非共通端子は、特定端子でなくてもよく、例えば底部に接触しなくてもよい。例えば、側壁の開口部付近に配置してもよいし、側壁の中央付近に配置してもよい。
【００４６】
側壁ヒータ及び底部ヒータは、直列に接続されてもよい。或いは、並列接続と直列接続とを切り替えることができるように、スイッチを設けてもよい。並列接続と直列接続とを切り替えれば、発熱量を調整できる。
【００４７】
側壁ヒータは、側壁の内周面側に形成してもよい。このようにすれば、収納物への加熱効率が更に向上する。
底部ヒータは、底部の外表面側に形成してもよい。
側壁ヒータ及び底部ヒータの何れか一方のみを備えてもよい。
側壁ヒータや底部ヒータに加え、埋設されていないヒータを含んでもよい。
【００４８】
発熱容器の形状は、収納機能を有すれば、どのようなものでもよい。例えば、主に固体を収納することを目的とするのであれば、その収納物の形状に合わせて、発熱容器の形状を決定してもよい。例えば、半球状の収納物を収納する場合、発熱容器の形状は、中空の半球面のような形状でもよい。
【００４９】
焼成前の底部を、ＣＩＰ法によって作製してもよい。具体的には、アルミナ粉末を用い、円盤状の部材を形成してもよい。
【００５０】
ヒータと容器本体とを同時焼成してもよい。例えば、ヒータパターンを印刷した生のアルミナシートを、仮焼きを施した側壁に巻き付け、その後、同時焼成してもよい。この手法によれば、ヒータパターン、アルミナシート及び側壁が一体焼結体になるため、全体的に薄く形成できる。なお、仮焼きを施した側壁には、底部が接合されていてもよい。
【００５１】
発熱容器の製造に用いる溶剤の種類は変更してもよい。例えば、アセトンでもよいし、エタノール等のアルコールでもよい。
ろう付けには、銅ろうを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
２０…発熱容器
４０…側壁
４１…円筒部材
４３…アルミナシート
４５…側壁ヒータ
４５ａ…側壁ヒータ端部
４７…カバリングシート
４９…スルーホール
５０…底部
５１…積層体
５５…底部ヒータ
５５ａ…底部ヒータ端部
６０…端子
７０…リード線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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