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公開番号2025040523
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-25
出願番号2023147379
出願日2023-09-12
発明の名称加熱デバイス
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H05B 3/20 20060101AFI20250317BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】例えばシート状の加熱体を表裏から他の部材が積層される加熱デバイスにおける加熱体の酸化消耗を低減すること。
【解決手段】加熱デバイスは、電力が供給されると発熱する発熱体11と、発熱体のおもて面およびうら面のそれぞれに積層され、それぞれが発熱体を覆う第1絶縁体13および第2絶縁体14と、第1絶縁体に積層され、第1絶縁体を覆う第1伝熱体17および第2絶縁体に積層され、第2絶縁体を覆う第2伝熱体18と、第1絶縁体および第2絶縁体の周縁を封止する周縁構造30と、を備える。周縁構造は、第1伝熱体および第2伝熱体の直接的または間接的な接合により周縁が封止される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電力が供給されると発熱する発熱体と、
前記発熱体のおもて面およびうら面のそれぞれに積層され、それぞれが前記発熱体を覆う第１絶縁体および第２絶縁体と、
前記第１絶縁体に積層され、前記第１絶縁体を覆う第１伝熱体および前記第２絶縁体に積層され、前記第２絶縁体を覆う第２伝熱体と、
前記第１絶縁体および前記第２絶縁体の周縁を封止する周縁構造と、を備え、
前記周縁構造は、
前記第１伝熱体および前記第２伝熱体の直接的または間接的な接合により前記周縁が封止される、加熱デバイス。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記第１絶縁体および前記第２絶縁体の前記周縁よりも、前記第１伝熱体および前記第２伝熱体の周縁が外側に突き出しており、
前記周縁構造は、
前記第１絶縁体および前記第２絶縁体よりも前記外側であって、前記第１伝熱体および前記第２伝熱体に嵌装される接合体を備え、
前記第１伝熱体と前記接合体とが拡散接合され、かつ、前記第２伝熱体と前記接合体が拡散接合される、
請求項１に記載の加熱デバイス。
【請求項３】
前記第１伝熱体および前記第２伝熱体は、
第１方向と前記第１方向に直交する第２方向とを有し、平面視した形状が矩形であり、
前記周縁構造は、
前記第１伝熱体および前記第２伝熱体の前記周縁の全域に亘って設けられる、
請求項２に記載の加熱デバイス。
【請求項４】
前記第１伝熱体は、
第１方向と前記第１方向に直交する第２方向とを有する、平面視した形状が矩形である伝熱壁と、前記伝熱壁の前記第２方向の両側から立ち上がる一対の側壁と、を備え、
前記伝熱壁と一対の前記側壁は、一体的に構成されている、
請求項１に記載の加熱デバイス。
【請求項５】
前記第２伝熱体は、
第１方向と前記第１方向に直交する第２方向とを有する、平面視した形状が矩形をなし、
前記第２絶縁体と接する第１面と、前記第１面のうら側の第２面と、を備え、
前記第２面に、冷却媒体を流すための複数の冷却溝が前記第１方向に沿って形成される、
請求項１に記載の加熱デバイス。
【請求項６】
前記発熱体は、グラファイトからなるシート状のヒータからなり、
前記第１伝熱体および前記第２伝熱体は、銅または銅合金からなる、
請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の加熱デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱可塑複合材料を熱融着するのに好適な加熱デバイスに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば航空機の構造材向けの熱可塑複合材の融着技術として熱伝導融着がある。熱伝導融着は各熱可塑複合材の外表面にヒータを接触させ、材料内部にヒータが発する熱を伝熱させ、融点を超えるまで融着界面を溶融し加圧する。航空機の構造材に用いられる熱可塑複合材として典型的には炭素繊維可塑性強化プラスチック（Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics：ＣＦＲＴＰ）がある。
熱可塑複合材に内部欠陥を生じさせることなく融着させるためには、融着界面を局所的に且つ高速で融点を超えるまで昇温させる必要がある。そのため、ヒータの素材としてグラファイトを用い、ヒータ自身の熱容量を最小限に抑えるために薄膜化されたヒータを適用することが好ましいとされる。一方で、グラファイトは５００℃を超える高温域から雰囲気の酸素と結合しＣＯ
２
およびＣＯ由来のガスが発生する酸化消耗を招くので、グラファイト製のヒータは耐久性が落ちる。
【０００３】
特許文献１は、時間的およびエネルギ（電力）的に効率的な融着を実現できる融着装置を提案する。特許文献１の融着装置は、シート状または薄膜状のグラファイト製ヒータの表裏両面を絶縁材で挟み、さらに表裏の絶縁材のそれぞれを外カバーおよび内カバーによって覆う５層構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７２７５２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の融着装置は、５層構造を有し、グラファイト製ヒータはその表裏に絶縁材、外カバーまたは内カバーが設けられており、絶縁材およびカバーがグラファイト製ヒータと雰囲気の酸素との結合による酸化消耗を防ぐ効果が期待される。しかし、酸化消耗をより低減することが望まれる。
以上より、本開示は、例えば特許文献１のようにシート状のヒータを表裏から他の部材が積層する加熱デバイスにおけるヒータの酸化消耗をより低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る加熱デバイスは、
電力が供給されると発熱する発熱体と、
発熱体のおもて面およびうら面のそれぞれに積層され、それぞれが発熱体を覆う第１絶縁体および第２絶縁体と、
第１絶縁体に積層され、第１絶縁体を覆う第１伝熱体および第２絶縁体に積層され、第２絶縁体を覆う第２伝熱体と、
第１絶縁体および第２絶縁体の周縁を封止する周縁構造と、を備える。
本開示に係る周縁構造は、
第１伝熱体および第２伝熱体の直接的または間接的な接合により周縁が封止される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の加熱デバイスによれば、第１伝熱体および第２伝熱体の直接的または間接的な接合により周縁が封止される周縁構造を備える。この周縁構造を有することにより、発熱体に対する酸素の侵入経路が塞がれるので、発熱体の酸化消耗を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態に係る加熱デバイスを示す斜視図である。
図１の加熱デバイスの横断面およびその一部の拡大図である。
図１の加熱デバイスの平面図である。
図１の加熱デバイスによりＣＦＲＴＰを熱融着する例を示す図である。
実施形態に係る加熱デバイスの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら、実施形態に係る加熱デバイス１について説明する。
加熱デバイス１は、一例として炭素繊維可塑性強化プラスチック（以下、ＣＦＲＴＰ）からなる二つの部材を融着により接合するのに好適に用いられる。加熱デバイス１はシート状の発熱体を間に挟む積層構造を有し、積層構造の中で酸素の侵入経路となり得るところを封止する。加熱デバイス１は、好ましい封止の手段として拡散接合（diffusion bonding）を採用することで、発熱体１１の酸化消耗を低減できる。
【００１０】
［加熱デバイス１の構成：図１，図２，図３］
加熱デバイス１は、発熱体１１と、発熱体１１の表裏のそれぞれに積層される一対の電気的な絶縁材料から構成される第１絶縁体１３および第２絶縁体１４と、第１絶縁体１３および第２絶縁体１４のそれぞれに積層される第１伝熱体１７，第２伝熱体１８が積層されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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