JP2002083669A - 抵抗発熱体の抵抗調節方法 - Google Patents
抵抗発熱体の抵抗調節方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】セラミック板やガラス板などの輻射基板上に面
状或いは層状に形成された抵抗発熱体の抵抗値を簡単に
しかも安定な発熱状態を維持して調節する方法を提供す
る。 【解決手段】セラミック板やガラス板の輻射基板１上に
層状に形成された抵抗発熱体２の抵抗調整を、該抵抗発
熱体の面域に該抵抗発熱体を部分的に切除した溝などの
切除部５を設けて調整する。切除部を抵抗発熱体の表面
形状の縦横比を有する平面形状に形成する。抵抗発熱体
の表面に絶縁物の保護膜６を形成し、該保護膜の表面か
ら該抵抗発熱体に切除部を設ける。
状或いは層状に形成された抵抗発熱体の抵抗値を簡単に
しかも安定な発熱状態を維持して調節する方法を提供す
る。 【解決手段】セラミック板やガラス板の輻射基板１上に
層状に形成された抵抗発熱体２の抵抗調整を、該抵抗発
熱体の面域に該抵抗発熱体を部分的に切除した溝などの
切除部５を設けて調整する。切除部を抵抗発熱体の表面
形状の縦横比を有する平面形状に形成する。抵抗発熱体
の表面に絶縁物の保護膜６を形成し、該保護膜の表面か
ら該抵抗発熱体に切除部を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱用、乾燥用、
或いは暖房用などに使用されるセラミックやガラスの輻
射基板上に層状或いは膜状に形成した抵抗発熱体の抵抗
を調節する方法に関する。
或いは暖房用などに使用されるセラミックやガラスの輻
射基板上に層状或いは膜状に形成した抵抗発熱体の抵抗
を調節する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、表面がセラミックで形成されてい
るヒーターは、輻射率が高いため、主として輻射熱を利
用するための加熱用、暖房用などの用途に使用されてい
る。この種のヒーターとしては、ガラスやセラミックの
管内にニクロム線を内蔵させ、これの通電により発生す
る熱線を該ガラスやセラミックの表面より輻射する管状
ヒーター、金属線をセラミックのグリーンシート内に埋
め込んで焼結させた発熱体埋め込み型ヒーターや、セラ
ミック板上に金属薄板をパターン状に形成したり、金属
粉末や導電性のセラミック粉末をペースト状としてセラ
ミック板上に印刷し焼結したヒーター、更には、金属管
内に発熱線を設け、該金属管の表面に熔着したセラミッ
ク粉末からの輻射熱を利用するヒーターも知られてい
る。また、セラミック板状ヒータにおいては、セラミッ
ク板の裏面より発熱線で加熱し、セラミック板の輻射熱
を利用するものもある。
るヒーターは、輻射率が高いため、主として輻射熱を利
用するための加熱用、暖房用などの用途に使用されてい
る。この種のヒーターとしては、ガラスやセラミックの
管内にニクロム線を内蔵させ、これの通電により発生す
る熱線を該ガラスやセラミックの表面より輻射する管状
ヒーター、金属線をセラミックのグリーンシート内に埋
め込んで焼結させた発熱体埋め込み型ヒーターや、セラ
ミック板上に金属薄板をパターン状に形成したり、金属
粉末や導電性のセラミック粉末をペースト状としてセラ
ミック板上に印刷し焼結したヒーター、更には、金属管
内に発熱線を設け、該金属管の表面に熔着したセラミッ
ク粉末からの輻射熱を利用するヒーターも知られてい
る。また、セラミック板状ヒータにおいては、セラミッ
ク板の裏面より発熱線で加熱し、セラミック板の輻射熱
を利用するものもある。
【０００３】これらのヒーターは、そのヒータ容量を調
整するため、発熱線材の長さや太さを変え、面状発熱体
であればその表面を削る等により厚味を薄くし、また、
パターン状のものでは、そのパターンの一部を切除する
などして調整している。
整するため、発熱線材の長さや太さを変え、面状発熱体
であればその表面を削る等により厚味を薄くし、また、
パターン状のものでは、そのパターンの一部を切除する
などして調整している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】管内に内蔵された発熱
線や面上に形成されたパターンなどは、発熱部分が細
く、発熱面積が小さいため、セラミックなどの輻射材料
は局部的な加熱から始まって輻射材料全体が加熱されて
いくが、高輻射材料は熱伝導が悪く、輻射が大きいため
ヒーターとしての昇温速度が遅くなり、温度分布も悪く
なりがちになる不都合がある。こうした不都合は、発熱
部分を基板上の全面に形成した面状発熱体で構成するこ
とで多少とも解決できるが、精度良くヒーター容量を規
格に合わせる調整に困難を伴い、例えば、細かい粒度の
研磨紙で面状の発熱体を研削して抵抗値を大きくするこ
とで調整を行えるが、発熱体が薄かったり該発熱体を形
成した基板の表面が平滑であればあるほど該発熱体に線
傷や切断傷が入りやすく、発熱状態が不安定になり、そ
の傷の部分に通電時に放電を生じたり、放電による発熱
で該基板の熱割れが発生して好ましくない。
線や面上に形成されたパターンなどは、発熱部分が細
く、発熱面積が小さいため、セラミックなどの輻射材料
は局部的な加熱から始まって輻射材料全体が加熱されて
いくが、高輻射材料は熱伝導が悪く、輻射が大きいため
ヒーターとしての昇温速度が遅くなり、温度分布も悪く
なりがちになる不都合がある。こうした不都合は、発熱
部分を基板上の全面に形成した面状発熱体で構成するこ
とで多少とも解決できるが、精度良くヒーター容量を規
格に合わせる調整に困難を伴い、例えば、細かい粒度の
研磨紙で面状の発熱体を研削して抵抗値を大きくするこ
とで調整を行えるが、発熱体が薄かったり該発熱体を形
成した基板の表面が平滑であればあるほど該発熱体に線
傷や切断傷が入りやすく、発熱状態が不安定になり、そ
の傷の部分に通電時に放電を生じたり、放電による発熱
で該基板の熱割れが発生して好ましくない。
【０００５】本発明は、セラミック板やガラス板などの
輻射基板上に面状或いは層状に形成された抵抗発熱体の
抵抗値を簡単にしかも安定な発熱状態を維持して調節す
る方法を提供することを目的とするものである。
輻射基板上に面状或いは層状に形成された抵抗発熱体の
抵抗値を簡単にしかも安定な発熱状態を維持して調節す
る方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、セラミック
板やガラス板の輻射基板上に層状に形成された抵抗発熱
体の抵抗調整を、該抵抗発熱体の面域に該抵抗発熱体を
部分的に切除した切除部を設けて調整することにより、
安定な発熱状態を維持した調整を行なえるようにした。
該切除部を該抵抗発熱体の表面形状の縦横比を有する平
面形状に形成することで、ヒータの熱強度及び温度分布
の一様性を維持した調整を行え、該抵抗発熱体の表面に
絶縁物の保護膜を形成し、該保護膜の表面から該抵抗発
熱体に該切除部を設けることで、切除に伴い発生する切
削粉などを発熱体に付着させることなくクリーンにその
調整を行える。
板やガラス板の輻射基板上に層状に形成された抵抗発熱
体の抵抗調整を、該抵抗発熱体の面域に該抵抗発熱体を
部分的に切除した切除部を設けて調整することにより、
安定な発熱状態を維持した調整を行なえるようにした。
該切除部を該抵抗発熱体の表面形状の縦横比を有する平
面形状に形成することで、ヒータの熱強度及び温度分布
の一様性を維持した調整を行え、該抵抗発熱体の表面に
絶縁物の保護膜を形成し、該保護膜の表面から該抵抗発
熱体に該切除部を設けることで、切除に伴い発生する切
削粉などを発熱体に付着させることなくクリーンにその
調整を行える。
【０００７】
【発明の実施の形態】図面に基づき本発明の実施の形態
を説明すると、図１に於いて符号１は熱膨張率２×１０
-6以下で輻射率のよいアルミナ、ガラスセラミックスな
どを板状に形成した輻射基板を示し、この基板１上に酸
化スズ系などの抵抗発熱体２を例えば厚さ０．５μｍの
層状に成膜した。該抵抗発熱体２の表面には間隔を存し
て銀などの電極３、３を焼結などの手段により設けてヒ
ーター４を構成させ、これに通電することにより該抵抗
発熱体２が発熱して輻射基板１が一様に加熱され、面状
の輻射加熱が得られる。
を説明すると、図１に於いて符号１は熱膨張率２×１０
-6以下で輻射率のよいアルミナ、ガラスセラミックスな
どを板状に形成した輻射基板を示し、この基板１上に酸
化スズ系などの抵抗発熱体２を例えば厚さ０．５μｍの
層状に成膜した。該抵抗発熱体２の表面には間隔を存し
て銀などの電極３、３を焼結などの手段により設けてヒ
ーター４を構成させ、これに通電することにより該抵抗
発熱体２が発熱して輻射基板１が一様に加熱され、面状
の輻射加熱が得られる。
【０００８】こうしたヒーター４のヒーター容量を調整
するには、該抵抗発熱体２の抵抗値を変える必要があ
り、これには前記したように抵抗発熱体に損傷を伴いや
すい不都合があったが、本発明では、図２に示すよう
に、該抵抗発熱体２の面域に該抵抗発熱体を部分的に溝
状に切除した切除部５をダイヤモンド刃付きリュウター
などの工具で形成し、電極３、３間を流れる電流密度を
増大させることにより抵抗値を増大させる調整を行うよ
うにした。該切除部５を形成する作業は、抵抗発熱体２
の特定の面域以外を損傷させることなく簡単確実に行
え、該切除部５の寸法形状を調整することでその抵抗調
整を正確に行える。
するには、該抵抗発熱体２の抵抗値を変える必要があ
り、これには前記したように抵抗発熱体に損傷を伴いや
すい不都合があったが、本発明では、図２に示すよう
に、該抵抗発熱体２の面域に該抵抗発熱体を部分的に溝
状に切除した切除部５をダイヤモンド刃付きリュウター
などの工具で形成し、電極３、３間を流れる電流密度を
増大させることにより抵抗値を増大させる調整を行うよ
うにした。該切除部５を形成する作業は、抵抗発熱体２
の特定の面域以外を損傷させることなく簡単確実に行
え、該切除部５の寸法形状を調整することでその抵抗調
整を正確に行える。
【０００９】これを更に説明すると、図２の切除部５ａ
は電極３、３間の電流の流れの方向と直角方向に該抵抗
発熱体２の層を溝状に切除して形成したもので、この場
合は該切除部５の先端部に電流の流れが多くなるために
その部分の温度が上がり、電流の流れと同方向に切除部
５ｂを形成すると、温度分布への影響が小さい調整を行
える。
は電極３、３間の電流の流れの方向と直角方向に該抵抗
発熱体２の層を溝状に切除して形成したもので、この場
合は該切除部５の先端部に電流の流れが多くなるために
その部分の温度が上がり、電流の流れと同方向に切除部
５ｂを形成すると、温度分布への影響が小さい調整を行
える。
【００１０】該切除部５は、例えば図３及び図４に見ら
れるように、環状溝で形成され、該抵抗発熱体２の表面
形状の縦横比すなわち幅Ａ、長さＢの縦横比を有する幅
ａ、長さｂの縦横比の平面形状で形成してもよく、この
場合、その幅Ｂに対して大きな幅ｂを有する切除部５を
形成すると、該切除部５の両側の電流の流れに沿った部
分の温度が周囲に比して高くなるので、ｂ寸法はＢ寸法
の１／３以下に設定することが好ましく、該切除部５の
形状は上下左右に対称であることが好ましい。
れるように、環状溝で形成され、該抵抗発熱体２の表面
形状の縦横比すなわち幅Ａ、長さＢの縦横比を有する幅
ａ、長さｂの縦横比の平面形状で形成してもよく、この
場合、その幅Ｂに対して大きな幅ｂを有する切除部５を
形成すると、該切除部５の両側の電流の流れに沿った部
分の温度が周囲に比して高くなるので、ｂ寸法はＢ寸法
の１／３以下に設定することが好ましく、該切除部５の
形状は上下左右に対称であることが好ましい。
【００１１】該切除部５を大きくすると大きく抵抗値を
調整できるが、小さな調整でよい場合は、面積の小さい
円形や方形の切除部５を複数個形成し、或いは大小の円
形、方形等の切除部５を組み合わせて形成することで調
整してもよい。また、大きな調整量を得る場合に、小さ
い円形などの切除部５を多数形成して調整することもで
きる。尚、切除部５の環状溝内の抵抗発熱体２は、必要
に応じて除去される。
調整できるが、小さな調整でよい場合は、面積の小さい
円形や方形の切除部５を複数個形成し、或いは大小の円
形、方形等の切除部５を組み合わせて形成することで調
整してもよい。また、大きな調整量を得る場合に、小さ
い円形などの切除部５を多数形成して調整することもで
きる。尚、切除部５の環状溝内の抵抗発熱体２は、必要
に応じて除去される。
【００１２】該抵抗発熱体２の切除部５は、通常はダイ
ヤモンド刃付きリュウターなどの工具を使用して切除す
ることにより形成されるが、その際に発生する切り粉及
び油、埃、汗、有機物等が該抵抗発熱体２に付着してそ
の導電状態を変化させてしまうことを防止するため、図
５に示すように該抵抗発熱体２の表面に保護膜６を形成
し、図６のように該保護膜６ともども切除して切除部５
を形成する。該保護膜６には、ヒーター４の表面温度が
２５０℃以下の低い温度であるときは、シリコーン樹脂
やセラミック粉末を含んだシリコーン樹脂、或いはセラ
ミック粉末を含んだ有機チタン化合物を使用し、ヒータ
ー４の表面温度が２５０℃以上になるときは、セラミッ
ク系のジルコニア、アルミナ、シリカ等の金属酸化物
や、これらを主成分とする複合金属酸化物を使用するこ
とができる。面状の抵抗発熱体２は、厚さが薄く表面積
が大きいため、抵抗発熱体２の表面に線傷、埃、有機
物、水分等が付着していると、通電により高温になった
とき、線傷部分に放電を生じ、その放電で埃や有機物が
カーボン化したり、さらに水分が付着したりすることで
該発熱体２の性能が変化するが、該保護膜６を設けてお
くとこのような性能変化を防止できる。
ヤモンド刃付きリュウターなどの工具を使用して切除す
ることにより形成されるが、その際に発生する切り粉及
び油、埃、汗、有機物等が該抵抗発熱体２に付着してそ
の導電状態を変化させてしまうことを防止するため、図
５に示すように該抵抗発熱体２の表面に保護膜６を形成
し、図６のように該保護膜６ともども切除して切除部５
を形成する。該保護膜６には、ヒーター４の表面温度が
２５０℃以下の低い温度であるときは、シリコーン樹脂
やセラミック粉末を含んだシリコーン樹脂、或いはセラ
ミック粉末を含んだ有機チタン化合物を使用し、ヒータ
ー４の表面温度が２５０℃以上になるときは、セラミッ
ク系のジルコニア、アルミナ、シリカ等の金属酸化物
や、これらを主成分とする複合金属酸化物を使用するこ
とができる。面状の抵抗発熱体２は、厚さが薄く表面積
が大きいため、抵抗発熱体２の表面に線傷、埃、有機
物、水分等が付着していると、通電により高温になった
とき、線傷部分に放電を生じ、その放電で埃や有機物が
カーボン化したり、さらに水分が付着したりすることで
該発熱体２の性能が変化するが、該保護膜６を設けてお
くとこのような性能変化を防止できる。
【００１３】
【実施例】シリカ系の幅９０ｍｍ、長さ２８０ｍｍ、厚
さ３ｍｍの輻射基板１により製作したヒーター４の抵抗
調整を図５及び図６に基づき説明する。該ヒーター４
は、該輻射基板１に厚さ約０．５μｍの酸化スズの抵抗
発熱体２を成膜し、電極３、３をその間隔が２８０ｍｍ
となるように幅６ｍｍの銀電極を印刷したのち７００
℃、３０分間保持の焼結条件で焼き付け、そして、該輻
射基板１を有機金属シリカを主成分とする混合溶媒中に
浸漬し、該発熱体２及び電極３、３の表面に保護膜６を
コーティングし、これを更に１２０℃、２０分乾燥し、
次いで２０分焼成して約１０００Åのシリカ薄膜からな
る保護膜６を形成して製作されたもので、電極３、３間
の抵抗値は９２．７Ωである。
さ３ｍｍの輻射基板１により製作したヒーター４の抵抗
調整を図５及び図６に基づき説明する。該ヒーター４
は、該輻射基板１に厚さ約０．５μｍの酸化スズの抵抗
発熱体２を成膜し、電極３、３をその間隔が２８０ｍｍ
となるように幅６ｍｍの銀電極を印刷したのち７００
℃、３０分間保持の焼結条件で焼き付け、そして、該輻
射基板１を有機金属シリカを主成分とする混合溶媒中に
浸漬し、該発熱体２及び電極３、３の表面に保護膜６を
コーティングし、これを更に１２０℃、２０分乾燥し、
次いで２０分焼成して約１０００Åのシリカ薄膜からな
る保護膜６を形成して製作されたもので、電極３、３間
の抵抗値は９２．７Ωである。
【００１４】このヒーター４の電極間抵抗値を目標の１
００Ωに調整すべく、予め計算により求めた３８×１６
ｍｍの楕円状の切除部５を、図６に見られるように、該
輻射基板１の長さ方向の２箇所に直列状にダイヤモンド
刃付きリュウターにより形成した。この調整により電極
３、３間の抵抗値は９９．８Ωになった。
００Ωに調整すべく、予め計算により求めた３８×１６
ｍｍの楕円状の切除部５を、図６に見られるように、該
輻射基板１の長さ方向の２箇所に直列状にダイヤモンド
刃付きリュウターにより形成した。この調整により電極
３、３間の抵抗値は９９．８Ωになった。
【００１５】上記の輻射基板１に上記と同じ製作法によ
り以下の５枚のヒーター４を作製し、実測と計算により
求めた各種寸法の楕円状の切除部５を上記と同様に形成
して約１００Ωに調整した。
り以下の５枚のヒーター４を作製し、実測と計算により
求めた各種寸法の楕円状の切除部５を上記と同様に形成
して約１００Ωに調整した。
【００１６】 試料 保護膜成膜後 切除部 切除部形成後 No. の抵抗値(Ω) 楕円寸法(ｍｍ) の抵抗値(Ω) ９４．２ ４４×１９ ９８．４ ９４．９ ４２×１８ ９８．７ ９６．７ ４０×１７ １００．１ ９２．８ ３８×１６ ９９．８ ９６．８ ３６×１５ ９９．４ これら各ヒーター４の抵抗発熱体２及び保護膜６の５０
０℃でのヒビ・割れの有無、ヒートショック、及び抵抗
値変化をテストした。
０℃でのヒビ・割れの有無、ヒートショック、及び抵抗
値変化をテストした。
【００１７】 試料 ヒートショック 長時間発熱 ５００℃１０００時間 No. ５００→０℃水中投下 ヒビ・割れ有無 発熱抵抗値変化 ヒビ・割れ無し ヒビ・割れ無し ±１０％以内 ヒビ・割れ無し ヒビ・割れ無し ±１０％以内 ヒビ・割れ無し ヒビ・割れ無し ±１０％以内 ヒビ・割れ無し ヒビ・割れ無し ±１０％以内 ヒビ・割れ無し ヒビ・割れ無し ±１０％以内 以上のテストにより、本発明の保護膜６を備えたヒータ
ー４に切除部を設けて行う抵抗調整方法は、この切除部
５の形成に伴うヒビ・割れの発生がなく、充分に実用に
供することができることが確認できた。
ー４に切除部を設けて行う抵抗調整方法は、この切除部
５の形成に伴うヒビ・割れの発生がなく、充分に実用に
供することができることが確認できた。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明によるときは、輻射
基板上の抵抗発熱体の抵抗調整を、該抵抗発熱体の面域
に該発熱体の切除部を設けて調整するので、その調整を
間単に精度良く行え、しかもその調整後も安定な発熱状
態を維持することができる等の効果があり、該切除部を
抵抗発熱体の表面形状の縦横比を有する平面形状に形成
することで簡単に調整でき、該抵抗発熱体の表面に設け
た絶縁物の保護膜の表面から該抵抗発熱体に切除部を形
成することで、性能の安定した調整を行える。
基板上の抵抗発熱体の抵抗調整を、該抵抗発熱体の面域
に該発熱体の切除部を設けて調整するので、その調整を
間単に精度良く行え、しかもその調整後も安定な発熱状
態を維持することができる等の効果があり、該切除部を
抵抗発熱体の表面形状の縦横比を有する平面形状に形成
することで簡単に調整でき、該抵抗発熱体の表面に設け
た絶縁物の保護膜の表面から該抵抗発熱体に切除部を形
成することで、性能の安定した調整を行える。
【図１】本発明の実施に使用したヒーターの底面より見
た斜視図
た斜視図
【図２】本発明の方法の実施例を示す斜視図
【図３】本発明の方法の他の実施例を示す斜視図
【図４】図３の４−４線部分の拡大断面図
【図５】本発明の実施に使用した他のヒーターの底面よ
り見た斜視図
り見た斜視図
【図６】本発明の更に他の実施例を示す斜視図
１ 輻射基板、２ 抵抗発熱体、３ 電極、４ ヒータ
ー、５ 切除部、６ 保護膜、
ー、５ 切除部、６ 保護膜、
Claims (3)
- 【請求項１】セラミック板やガラス板の輻射基板上に層
状に形成された抵抗発熱体の抵抗調整を、該抵抗発熱体
の面域に該抵抗発熱体を部分的に切除した切除部を設け
て調整することを特徴とする抵抗発熱体の抵抗調節方
法。 - 【請求項２】上記切除部を上記抵抗発熱体の表面形状の
縦横比を有する平面形状に形成したことを特徴とする請
求項１に記載の抵抗発熱体の抵抗調節方法。 - 【請求項３】上記抵抗発熱体の表面に絶縁物の保護膜を
形成し、該保護膜の表面から該抵抗発熱体に上記切除部
を設けたことを特徴とする請求項１に記載の抵抗発熱体
の抵抗調節方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000270093A JP2002083669A (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 抵抗発熱体の抵抗調節方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000270093A JP2002083669A (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 抵抗発熱体の抵抗調節方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002083669A true JP2002083669A (ja) | 2002-03-22 |
Family
ID=18756595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000270093A Withdrawn JP2002083669A (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 抵抗発熱体の抵抗調節方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002083669A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013077508A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Covalent Materials Corp | 面状ヒータ |
-
2000
- 2000-09-06 JP JP2000270093A patent/JP2002083669A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013077508A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Covalent Materials Corp | 面状ヒータ |
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