JP2004519832A - 加熱素子用絶縁性層 - Google Patents
加熱素子用絶縁性層 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004519832A JP2004519832A JP2002582665A JP2002582665A JP2004519832A JP 2004519832 A JP2004519832 A JP 2004519832A JP 2002582665 A JP2002582665 A JP 2002582665A JP 2002582665 A JP2002582665 A JP 2002582665A JP 2004519832 A JP2004519832 A JP 2004519832A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- heating element
- sol
- insulating layer
- electrically insulating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 13
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- -1 organosilane compound Chemical class 0.000 claims description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 5
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 6
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 5
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 5
- 229920005575 poly(amic acid) Polymers 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCN SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000467686 Eschscholzia lobbii Species 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007948 ZrB2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWZIXVXBCBBRGP-UHFFFAOYSA-N boron;zirconium Chemical compound B#[Zr]#B VWZIXVXBCBBRGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012773 waffles Nutrition 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D183/04—Polysiloxanes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/148—Silicon, e.g. silicon carbide, magnesium silicide, heating transistors or diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
- H05B3/262—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an insulated metal plate
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
- H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
- H05B3/267—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an organic material, e.g. plastic
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
- H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
- H05B3/748—Resistive heating elements, i.e. heating elements exposed to the air, e.g. coil wire heater
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31652—Of asbestos
- Y10T428/31663—As siloxane, silicone or silane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31721—Of polyimide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
少なくとも基材、電気絶縁性層及び抵抗性層を有する加熱素子が開示されている。前記素子の前記電気絶縁性層はゾル・ゲルプロセスによって得られる層を有する。少なくともこのような加熱素子を有する家庭用電気器具及び該加熱素子の製造方法も記載されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも基材、電気絶縁性層及び抵抗性層を有する加熱素子（ｈｅａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）に関する。更に、本発明は、このような加熱素子を含む家庭用電気器具、及び該加熱素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前文に記載の加熱素子は例えば米国特許公報第ＵＳ−Ａ−５，８２２，６７５号から既知である。前記特許は、当該基材の表面上にシリコンベースの電気絶縁性材料の第１層を持つ基材を有する加熱素子を開示している。好ましくは、前記層はまた、電気抵抗性層から大量の熱を伝達するために熱伝導性である。電気絶縁性と熱伝導性との両方を達成するため、第１層は、好ましくは、シリコーン樹脂に加えて、例えばアルミナ、炭化ケイ素又はホウ化ジルコニウム（ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ｄｉｂｏｒｉｄｅ）などの充填材（ｆｉｌｌｅｒ）を含む。第１層の表面上にはシリコンベースの電気抵抗性材料を有する第２層がある。第２層に設けられるのは、シリコンベースの電気伝導性材料から成る少なくとも２つの別々の領域である。これらの別々の領域の各々は電力供給源との接続に適する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記加熱素子の不利な点は、電気絶縁性層に用いられるシリコーンが、水を吸収するので漏電箇所（ｌｅａｋ）となり、それ故、ＩＥＣ３３５−１において指定されているような最大許容漏れ電流の０．７５ｍＡを超えることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、相対的に高い降伏電圧を持つ前文による加熱素子を提供することにある。とりわけ、本発明は、基材がアルミニウム又は陽極酸化アルミニウム（ａｎｏｄｉｚｅｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ）を有する加熱素子を提供することを目的とする。アルミニウムという用語がアルミニウムとアルミニウムの合金との両方を含むことは明らかであろう。更に、本発明は、このような加熱素子を含む家庭用電気器具、及び該加熱素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明のこれら及び他の目的は、電気絶縁性層がゾル・ゲルプロセス（ｓｏｌ−ｇｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）によって得られる層を有することを特徴とする前文による加熱素子により達成される。
【０００６】
所謂ゾル・ゲル層を有する電気絶縁性層を塗布する（ａｐｐｌｙ）ことにより、幾つかの利点が達成される。まず第１に、前記ゾル・ゲル層は優れた電気絶縁特性を示す。ゾル・ゲル材料の炭素含有量は、加熱の失敗（ｆａｉｌｕｒｅ）の場合に炭化伝導性トラック（ｃａｒｂｏｎｉｚｅｄ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｔｒａｃｋ）の形成を防止するのに十分低く、それによって、安全な加熱素子を提供する。また、ゾル・ゲル材料は高い熱伝導性を持ち、該熱伝導性は略々０．５乃至２Ｗ／ｍ／°Ｋ程度の大きさである。更に、ゾル・ゲル材料は４００℃未満の温度で処理され得る。このことは、この材料をアルミニウム基材に直接的に塗布されるのに適当にする。
【０００７】
アルミニウム基材上への塗布には、ゾル・ゲルの電気絶縁性層がとりわけ適しているが、従来加熱素子に用いられており、最終的効用（ｆｉｎａｌ ｕｔｉｌｉｔｙ）に適合する他の基材もまた用いられ得る。前記基材は、例えば、ステンレス鋼、エナメル塗布鋼（ｅｎａｍｅｌｅｄ ｓｔｅｅｌ）又は銅を含み得る。前記基材は、平板、管又は最終的効用に適する何らかの他の形状構成の形態であっても良い。
【０００８】
とりわけ、ゾル・ゲルプロセスは、少なくとも、オルガノシラン化合物（ｏｒｇａｎｏｓｉｌａｎｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を水と混ぜ合わせるステップを有する。
【０００９】
前記オルガノシラン化合物は、有利なことには、少なくとも２つの加水分解的に縮合可能な置換基（ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｅｎｔ）を含む。
【００１０】
好ましくは、ゾル・ゲルプロセスが、オルガノシラン化合物と、シリカ粒子、とりわけコロイド状のシリカ粒子とを混ぜるステップを有する。
【００１１】
幾つかのオルガノシランが用いられ得るが、高温のアプリケーションに対しては耐熱性シラン（ｈｅａｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｓｉｌａｎｅ）が好ましい。このようなシランの好ましい例は、メチルトリメトキシシラン（ｍｅｔｈｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）（ＭＴＭＳ）及びテトラエトキシラン（ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）（ＴＥＯＳ）である。このような層の層厚の増大は、コロイド状のシリカなどの充填材の付加によって得られ得る。
【００１２】
場合によっては、例えば層のキャパシタンス機能（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｇ）を考慮して、或る最小限の厚さの電気絶縁性層を持つことが必要である。このような厚さを得るために、前記電気絶縁性層は樹脂も含み得る。
【００１３】
これは、とりわけゾル・ゲル材料が所望の厚さで塗布され得ない場合に有利であり得る。
【００１４】
スクリーン印刷可能な電気絶縁性層を得るために、該層は、有利なことには、絶縁性充填材を備える樹脂を含む。
【００１５】
前記絶縁性充填材は、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、マイカ又は酸化鉄を含み得る。
【００１６】
好ましくは、樹脂はポリイミドを含む。
【００１７】
有利なことには、ポリイミドに絶縁性充填材が充填され得る。
【００１８】
ポリイミドは高い温度耐性及び良好な電気絶縁特性を備える材料である。前記材料は３５０℃まで漏電（ｌｅａｋａｇｅ）を示さない。この絶縁性充填材料は上記の如何なる絶縁性充填材も有し得る。
【００１９】
しかしながら、極端な負荷の場合又は寿命末期には、加熱素子は故障し得る。故障の過程においては、ポリイミド絶縁性層が炭化し、それによって電気伝導性トラック（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｒａｃｋ）を形成し得る。これが危険な状況をもたらし得ることは明らかであろう。
【００２０】
このような危険な状況を回避するために、加熱素子の電気絶縁性層は、好ましくは、少なくとも、ゾル・ゲルプロセスによって得られる第１層及び熱可塑性樹脂、好ましくはポリイミドを有する第２層を有する。
【００２１】
ポリイミド層の降伏電圧の場合には、ゾル・ゲル層は絶縁性のままであり、加熱素子の防護手段として作用するであろう。
【００２２】
本発明は、更に、少なくとも本発明による加熱素子を有する家庭用電気器具に関する。
【００２３】
本発明による加熱素子は高温が用いられるアプリケーションにおける使用にとりわけ適する。これらのアプリケーションは、例えば、（スチーム）アイロン、やかん（ｋｅｔｔｌｅ）、コーヒーメーカ、深型フライパン（ｄｅｅｐ ｆｒｙｉｎｇ ｐａｎ）、グリル、室内暖房機（ｓｐａｃｅ ｈｅａｔｅｒ）、ワッフル焼き器（ｗａｆｆｌｅ ｉｒｏｎ）、トースタ、オーブン、湯沸し器（ｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ ｈｅａｔｅｒ）などを有する。
【００２４】
最後に、本発明は、少なくとも、
−基材を設けるステップ、
−前記基材上に電気絶縁性層を塗布するステップ、及び
−前記電気絶縁性層の上に抵抗性層を塗布するステップを有する加熱素子の製造方法に関する。
【００２５】
前記方法は、電気絶縁性層がゾル・ゲルプロセスによって得られる層を有することを特徴とする。
【００２６】
以下の実施例、以下の製造例及び同封の図面を参照して本発明を更に明らかにする。
【００２７】
様々な素子は単に概略的なものであり、縮尺どおりにはかかれていないことに注意されたい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１に示されているような加熱素子１は、基材２、絶縁性層３及び抵抗性層６から構築（ｂｕｉｌｄ ｕｐ）されている。
【００２９】
図示されている実施例において、基材２は、アイロンの底板（ｓｏｌｅ ｐｌａｔｅ）に用いられるアルミニウム合金を有する。前記基材は、電気絶縁性材料の層３で被覆される。本例の場合には、電気絶縁性層３は、ゾル・ゲルプロセスによって得られる第１層４及び熱可塑性樹脂を有する第２層５から成る。この場合には、熱可塑性樹脂はポリイミドを有する。
【００３０】
ゾル・ゲル材料は４００℃未満の温度で硬化し得る。このことはアルミニウム基材上に直接的に前記材料を塗布することを可能にする。ゾル・ゲル層４は炭素含有量が低いので、加熱素子の故障の場合でも伝導性トラックの生成が防止される。斯くして、ゾル・ゲル層４の絶縁特性は、極端な状況においても依然として損なわれない。更に、ゾル・ゲル材料の熱伝導性は非常に高く、略々０．５乃至２Ｗ／ｍ／°Ｋ程度の大きさである。
【００３１】
加熱素子における或る要求のため、電気絶縁性層の厚さは約３０乃至６０μｍでなければならない。ゾル・ゲル技術によってこのような厚い層を構築するのは困難であるので、所望の厚さを与えるためにゾル・ゲル層の上にポリイミド層５が塗布される。しかしながら、上記のゾル・ゲル層の利点の全てを活用するためにゾル・ゲル層は可能な限り厚い。
【００３２】
例：本発明による加熱素子の製造方法
本発明による加熱素子の製造方法は、少なくとも、
−基材を設けるステップ、
−前記基材上に電気絶縁性層を塗布するステップ、及び
−前記電気絶縁性層の上に抵抗性層を塗布するステップを有する。
【００３３】
以下で、製造方法における種々のステップを更に明らかにする。
【００３４】
（基材）：
製造方法における最初のステップは基材を設けんとするものである。上記の実施例及び図面を参照して、本例の場合には、基材は、アイロンの底板として用いられ得る陽極酸化アルミニウム板を有する。全ての層の間の適切な接着（ａｄｈｅｓｉｏｎ）を確実にするために、アルミニウム基材は徹底的に洗浄されなければならない。本例の場合には、基材は、
−前記基材が、中性石鹸（ｎｅｕｔｒａｌ ｓｏａｐ）の５％純水（ｄｅ−ｍｉｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ）溶液において（約１分間）「超音波」洗浄にかけられ（ユニテック超音波洗浄装置（Ｕｎｉｔｅｃｈ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｃｌｅａｎｅｒ））、
−次いで、前記基材が、引き続き、水槽（ｗａｔｅｒ ｂａｔｈ）において、スチーミングタップ水（ｓｔｅａｍｉｎｇ ｔａｐ ｗａｔｅｒ）において、純水（ｄｅｍｉ ｗａｔｅｒ）で水洗され、
−最後に、前記基材が８０℃で乾燥されるという手順に基づいて洗浄される。
【００３５】
（基材上への電気絶縁性層の塗布）：
【００３６】
（ゾル・ゲル絶縁性材料の準備（ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ））
一例として本実施例において用いられたゾル・ゲル皮膜（ｓｏｌ−ｇｅｌ ｃｏａｔｉｎｇ）は、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、Ｌｕｄｏｘ ＡＳ４０（４０重量％のコロイド状のシリカ懸濁水溶液（ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｓｉｌｉｃａ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ））、エタノール及びマレイン酸の混合物をベースとした。ＳｉＯ２ゾルは、単一のステップの酸触媒による合成方法（ｓｉｎｇｌｅ−ｓｔｅｐ ｃａｔａｌｙｚｅｄ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ）によって準備された。メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．，ＵＳＡ）、エタノール（Ｍｅｒｃｋ）、（Ｌｕｄｏｘからの）マレイン酸及びＨ２Ｏが、モル比１：１．３７：０．０１６６：４．５で混ぜ合わされた。ＭＴＭＳ、ＥｔＯＨ及びマレイン酸が室温で２分間混ぜられた。Ｌｕｄｏｘ ＡＳ４０（ＤｕＰｏｎｔ）が付加され、溶液は６０分間混ぜられた。混ぜた後、ゾルの溶液は、５μｍのフィルタ及び２μｍのフィルタを介してろ過された。Ｌｕｄｏｘ及びＭＴＭＳの重量比は０．９９だった。用いられた製法（ｒｅｃｉｐｅ）及び塗布されたゾル・ゲル系（ｓｏｌ−ｇｅｌ ｓｙｓｔｅｍ）の準備手順を以下に付与する。
【００３７】
ゾル・ゲルの製法：
ステップ１ ＭＴＭＳ（４０ｇ）＋エタノール（１８．５ｇ）＋マレイン酸（０．５６８ｇ）
１分間乃至２分間撹拌（マレイン酸は溶かされなければならない）
ステップ２ Ｌｕｄｏｘ（ＡＳ−４０）（３９．６ｇ）の付加
６０分間撹拌
【００３８】
準備後、このシリカゾル溶液は、潜在的に存在し得るパーティクルを取り除くために、使用の直前に、５μｍの孔径（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）のフィルタ及び２μｍの孔径のフィルタ（Ｗｈａｔｍａｎ， Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ， ＵＳＡ）を介してろ過された。
【００３９】
（基材上への第１のゾル・ゲル層の塗布）
ゾル・ゲル層は、アルミニウム基材の洗浄後２時間以内にアルミニウム表面上に塗布された。
【００４０】
ゾル・ゲル層はスピンコーティングによってアルミニウム基材上に塗布された。他の例においては、ゾル・ゲル層はスプレーコーティングによって塗布され得る。本例において用いられた手順は、４００ｒｐｍ（低速）での５秒間のスピンコーティングに続いて８００ｒｐｍ（高速）での１０秒間のスピンコーティングをするものであり、１回（ｏｎｅ ｒｕｎ）で約３乃至４μｍのゾル・ゲル層の最終的厚みをもたらす。被覆された基材は、溶媒を取り除くために１００℃で１０分間熱的に処理された（乾燥された）。これはクリーンルーム内のホットプレート上でなされた。乾燥段階後、ゾル・ゲル材料で被覆された基材は、２０分間空気雰囲気下のマッフル炉（ｍｕｆｆｌｅ ｆｕｒｎａｃｅ）において３７５℃で硬化した。
【００４１】
（他のゾル・ゲル層の塗布）
結果として生じるゾル・ゲル層は、次のゾル・ゲル層及び／又はポリイミド層の適切な接着を妨げる疎水性である。それ故、表面を親水性にするための「火炎（ｆｌａｍｅ）」又はＵＶ／オゾンによる前記結果として生じる層の前処理が必要である。それ故、ゾル・ゲル絶縁性材料の必要とされる最終的な層厚は、スピンコーティング−硬化−火炎処理の複合サイクルにより得られ得る。ＰＩ層の適切な接着は、ゾル・ゲル層の火炎処理だけでなく、脱イオン水の希釈液から供給される３−アミノプロピルトリメトキシシラン（３−ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ） （ＡＰＳ）のような接着促進剤（ａｄｈｅｓｉｏｎ ｐｒｏｍｏｔｏｒ）の使用も必要とする。
【００４２】
（ＰＩ絶縁性層の塗布）
ポリイミド層は、ＮＭＰ中のポリアミノ酸（ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）（ＰＡＡ）溶液の縮合反応を介して準備される。この例において用いられる材料は、Ｐｙｒｅ−Ｍ．Ｌ．のＲＣ−５０１９である。この水溶液の高い粘性は、この材料の相対的に厚い層をスピンコートすることを可能にする。２０μｍまでの乾燥層厚は、４００ｒｐｍ（低速）での５秒間のスピンコーティング処理に続く８００ｒｐｍ（高速）での１０秒間のスピンコーティングにより可能である。
【００４３】
スピンコーティング後、この層は１５０℃で１０分間乾燥される。冷却後、第２層が他の処理なしに同様にして塗布され得る。次いで、最後に、これらの素子は３７５℃で３０分間硬化する。
【００４４】
（電気絶縁性層の上への抵抗性層の塗布）
抵抗性層又は熱生成層はスクリーン印刷技術を用いて塗布される。本例の場合には、抵抗性層は熱生成トラック（ｈｅａｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｔｒａｃｋ）を有する。熱生成トラックは、炭素とＰＡＡ（Ｐｙｒｅ−Ｍ．Ｌ． ＲＣ−５０１９）との混合物である。この混合物は、スクリーン印刷プロセスのために必要とされるようなペースト（ｐａｓｔｅ）として作用する。この層はＮＭＰをフラッシュ・オフ（ｆｌａｓｈ ｏｆｆ）するために８０℃で１０分間乾燥される必要がある。
【００４５】
銀充填ＰＡＡ及びトップコート材料で作成される接触トラック（ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ ｔｒａｃｋ）のような他の層は、後に乾燥させるスクリーン印刷を用いて抵抗性層と同様にして印刷され得る。
【００４６】
最後に、この積み重ね全体は、ＰＡＡをＰＩにイミド化（ｉｍｉｄｉｚｅ）するために３７５℃で３０分間硬化する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による加熱素子の実施例の断面図を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも基材、電気絶縁性層及び抵抗性層を有する加熱素子（ｈｅａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）に関する。更に、本発明は、このような加熱素子を含む家庭用電気器具、及び該加熱素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前文に記載の加熱素子は例えば米国特許公報第ＵＳ−Ａ−５，８２２，６７５号から既知である。前記特許は、当該基材の表面上にシリコンベースの電気絶縁性材料の第１層を持つ基材を有する加熱素子を開示している。好ましくは、前記層はまた、電気抵抗性層から大量の熱を伝達するために熱伝導性である。電気絶縁性と熱伝導性との両方を達成するため、第１層は、好ましくは、シリコーン樹脂に加えて、例えばアルミナ、炭化ケイ素又はホウ化ジルコニウム（ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ｄｉｂｏｒｉｄｅ）などの充填材（ｆｉｌｌｅｒ）を含む。第１層の表面上にはシリコンベースの電気抵抗性材料を有する第２層がある。第２層に設けられるのは、シリコンベースの電気伝導性材料から成る少なくとも２つの別々の領域である。これらの別々の領域の各々は電力供給源との接続に適する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記加熱素子の不利な点は、電気絶縁性層に用いられるシリコーンが、水を吸収するので漏電箇所（ｌｅａｋ）となり、それ故、ＩＥＣ３３５−１において指定されているような最大許容漏れ電流の０．７５ｍＡを超えることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、相対的に高い降伏電圧を持つ前文による加熱素子を提供することにある。とりわけ、本発明は、基材がアルミニウム又は陽極酸化アルミニウム（ａｎｏｄｉｚｅｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ）を有する加熱素子を提供することを目的とする。アルミニウムという用語がアルミニウムとアルミニウムの合金との両方を含むことは明らかであろう。更に、本発明は、このような加熱素子を含む家庭用電気器具、及び該加熱素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明のこれら及び他の目的は、電気絶縁性層がゾル・ゲルプロセス（ｓｏｌ−ｇｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）によって得られる層を有することを特徴とする前文による加熱素子により達成される。
【０００６】
所謂ゾル・ゲル層を有する電気絶縁性層を塗布する（ａｐｐｌｙ）ことにより、幾つかの利点が達成される。まず第１に、前記ゾル・ゲル層は優れた電気絶縁特性を示す。ゾル・ゲル材料の炭素含有量は、加熱の失敗（ｆａｉｌｕｒｅ）の場合に炭化伝導性トラック（ｃａｒｂｏｎｉｚｅｄ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｔｒａｃｋ）の形成を防止するのに十分低く、それによって、安全な加熱素子を提供する。また、ゾル・ゲル材料は高い熱伝導性を持ち、該熱伝導性は略々０．５乃至２Ｗ／ｍ／°Ｋ程度の大きさである。更に、ゾル・ゲル材料は４００℃未満の温度で処理され得る。このことは、この材料をアルミニウム基材に直接的に塗布されるのに適当にする。
【０００７】
アルミニウム基材上への塗布には、ゾル・ゲルの電気絶縁性層がとりわけ適しているが、従来加熱素子に用いられており、最終的効用（ｆｉｎａｌ ｕｔｉｌｉｔｙ）に適合する他の基材もまた用いられ得る。前記基材は、例えば、ステンレス鋼、エナメル塗布鋼（ｅｎａｍｅｌｅｄ ｓｔｅｅｌ）又は銅を含み得る。前記基材は、平板、管又は最終的効用に適する何らかの他の形状構成の形態であっても良い。
【０００８】
とりわけ、ゾル・ゲルプロセスは、少なくとも、オルガノシラン化合物（ｏｒｇａｎｏｓｉｌａｎｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を水と混ぜ合わせるステップを有する。
【０００９】
前記オルガノシラン化合物は、有利なことには、少なくとも２つの加水分解的に縮合可能な置換基（ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｅｎｔ）を含む。
【００１０】
好ましくは、ゾル・ゲルプロセスが、オルガノシラン化合物と、シリカ粒子、とりわけコロイド状のシリカ粒子とを混ぜるステップを有する。
【００１１】
幾つかのオルガノシランが用いられ得るが、高温のアプリケーションに対しては耐熱性シラン（ｈｅａｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｓｉｌａｎｅ）が好ましい。このようなシランの好ましい例は、メチルトリメトキシシラン（ｍｅｔｈｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）（ＭＴＭＳ）及びテトラエトキシラン（ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）（ＴＥＯＳ）である。このような層の層厚の増大は、コロイド状のシリカなどの充填材の付加によって得られ得る。
【００１２】
場合によっては、例えば層のキャパシタンス機能（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｇ）を考慮して、或る最小限の厚さの電気絶縁性層を持つことが必要である。このような厚さを得るために、前記電気絶縁性層は樹脂も含み得る。
【００１３】
これは、とりわけゾル・ゲル材料が所望の厚さで塗布され得ない場合に有利であり得る。
【００１４】
スクリーン印刷可能な電気絶縁性層を得るために、該層は、有利なことには、絶縁性充填材を備える樹脂を含む。
【００１５】
前記絶縁性充填材は、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、マイカ又は酸化鉄を含み得る。
【００１６】
好ましくは、樹脂はポリイミドを含む。
【００１７】
有利なことには、ポリイミドに絶縁性充填材が充填され得る。
【００１８】
ポリイミドは高い温度耐性及び良好な電気絶縁特性を備える材料である。前記材料は３５０℃まで漏電（ｌｅａｋａｇｅ）を示さない。この絶縁性充填材料は上記の如何なる絶縁性充填材も有し得る。
【００１９】
しかしながら、極端な負荷の場合又は寿命末期には、加熱素子は故障し得る。故障の過程においては、ポリイミド絶縁性層が炭化し、それによって電気伝導性トラック（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｒａｃｋ）を形成し得る。これが危険な状況をもたらし得ることは明らかであろう。
【００２０】
このような危険な状況を回避するために、加熱素子の電気絶縁性層は、好ましくは、少なくとも、ゾル・ゲルプロセスによって得られる第１層及び熱可塑性樹脂、好ましくはポリイミドを有する第２層を有する。
【００２１】
ポリイミド層の降伏電圧の場合には、ゾル・ゲル層は絶縁性のままであり、加熱素子の防護手段として作用するであろう。
【００２２】
本発明は、更に、少なくとも本発明による加熱素子を有する家庭用電気器具に関する。
【００２３】
本発明による加熱素子は高温が用いられるアプリケーションにおける使用にとりわけ適する。これらのアプリケーションは、例えば、（スチーム）アイロン、やかん（ｋｅｔｔｌｅ）、コーヒーメーカ、深型フライパン（ｄｅｅｐ ｆｒｙｉｎｇ ｐａｎ）、グリル、室内暖房機（ｓｐａｃｅ ｈｅａｔｅｒ）、ワッフル焼き器（ｗａｆｆｌｅ ｉｒｏｎ）、トースタ、オーブン、湯沸し器（ｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ ｈｅａｔｅｒ）などを有する。
【００２４】
最後に、本発明は、少なくとも、
−基材を設けるステップ、
−前記基材上に電気絶縁性層を塗布するステップ、及び
−前記電気絶縁性層の上に抵抗性層を塗布するステップを有する加熱素子の製造方法に関する。
【００２５】
前記方法は、電気絶縁性層がゾル・ゲルプロセスによって得られる層を有することを特徴とする。
【００２６】
以下の実施例、以下の製造例及び同封の図面を参照して本発明を更に明らかにする。
【００２７】
様々な素子は単に概略的なものであり、縮尺どおりにはかかれていないことに注意されたい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１に示されているような加熱素子１は、基材２、絶縁性層３及び抵抗性層６から構築（ｂｕｉｌｄ ｕｐ）されている。
【００２９】
図示されている実施例において、基材２は、アイロンの底板（ｓｏｌｅ ｐｌａｔｅ）に用いられるアルミニウム合金を有する。前記基材は、電気絶縁性材料の層３で被覆される。本例の場合には、電気絶縁性層３は、ゾル・ゲルプロセスによって得られる第１層４及び熱可塑性樹脂を有する第２層５から成る。この場合には、熱可塑性樹脂はポリイミドを有する。
【００３０】
ゾル・ゲル材料は４００℃未満の温度で硬化し得る。このことはアルミニウム基材上に直接的に前記材料を塗布することを可能にする。ゾル・ゲル層４は炭素含有量が低いので、加熱素子の故障の場合でも伝導性トラックの生成が防止される。斯くして、ゾル・ゲル層４の絶縁特性は、極端な状況においても依然として損なわれない。更に、ゾル・ゲル材料の熱伝導性は非常に高く、略々０．５乃至２Ｗ／ｍ／°Ｋ程度の大きさである。
【００３１】
加熱素子における或る要求のため、電気絶縁性層の厚さは約３０乃至６０μｍでなければならない。ゾル・ゲル技術によってこのような厚い層を構築するのは困難であるので、所望の厚さを与えるためにゾル・ゲル層の上にポリイミド層５が塗布される。しかしながら、上記のゾル・ゲル層の利点の全てを活用するためにゾル・ゲル層は可能な限り厚い。
【００３２】
例：本発明による加熱素子の製造方法
本発明による加熱素子の製造方法は、少なくとも、
−基材を設けるステップ、
−前記基材上に電気絶縁性層を塗布するステップ、及び
−前記電気絶縁性層の上に抵抗性層を塗布するステップを有する。
【００３３】
以下で、製造方法における種々のステップを更に明らかにする。
【００３４】
（基材）：
製造方法における最初のステップは基材を設けんとするものである。上記の実施例及び図面を参照して、本例の場合には、基材は、アイロンの底板として用いられ得る陽極酸化アルミニウム板を有する。全ての層の間の適切な接着（ａｄｈｅｓｉｏｎ）を確実にするために、アルミニウム基材は徹底的に洗浄されなければならない。本例の場合には、基材は、
−前記基材が、中性石鹸（ｎｅｕｔｒａｌ ｓｏａｐ）の５％純水（ｄｅ−ｍｉｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ）溶液において（約１分間）「超音波」洗浄にかけられ（ユニテック超音波洗浄装置（Ｕｎｉｔｅｃｈ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｃｌｅａｎｅｒ））、
−次いで、前記基材が、引き続き、水槽（ｗａｔｅｒ ｂａｔｈ）において、スチーミングタップ水（ｓｔｅａｍｉｎｇ ｔａｐ ｗａｔｅｒ）において、純水（ｄｅｍｉ ｗａｔｅｒ）で水洗され、
−最後に、前記基材が８０℃で乾燥されるという手順に基づいて洗浄される。
【００３５】
（基材上への電気絶縁性層の塗布）：
【００３６】
（ゾル・ゲル絶縁性材料の準備（ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ））
一例として本実施例において用いられたゾル・ゲル皮膜（ｓｏｌ−ｇｅｌ ｃｏａｔｉｎｇ）は、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、Ｌｕｄｏｘ ＡＳ４０（４０重量％のコロイド状のシリカ懸濁水溶液（ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｓｉｌｉｃａ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ））、エタノール及びマレイン酸の混合物をベースとした。ＳｉＯ２ゾルは、単一のステップの酸触媒による合成方法（ｓｉｎｇｌｅ−ｓｔｅｐ ｃａｔａｌｙｚｅｄ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ）によって準備された。メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．，ＵＳＡ）、エタノール（Ｍｅｒｃｋ）、（Ｌｕｄｏｘからの）マレイン酸及びＨ２Ｏが、モル比１：１．３７：０．０１６６：４．５で混ぜ合わされた。ＭＴＭＳ、ＥｔＯＨ及びマレイン酸が室温で２分間混ぜられた。Ｌｕｄｏｘ ＡＳ４０（ＤｕＰｏｎｔ）が付加され、溶液は６０分間混ぜられた。混ぜた後、ゾルの溶液は、５μｍのフィルタ及び２μｍのフィルタを介してろ過された。Ｌｕｄｏｘ及びＭＴＭＳの重量比は０．９９だった。用いられた製法（ｒｅｃｉｐｅ）及び塗布されたゾル・ゲル系（ｓｏｌ−ｇｅｌ ｓｙｓｔｅｍ）の準備手順を以下に付与する。
【００３７】
ゾル・ゲルの製法：
ステップ１ ＭＴＭＳ（４０ｇ）＋エタノール（１８．５ｇ）＋マレイン酸（０．５６８ｇ）
１分間乃至２分間撹拌（マレイン酸は溶かされなければならない）
ステップ２ Ｌｕｄｏｘ（ＡＳ−４０）（３９．６ｇ）の付加
６０分間撹拌
【００３８】
準備後、このシリカゾル溶液は、潜在的に存在し得るパーティクルを取り除くために、使用の直前に、５μｍの孔径（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）のフィルタ及び２μｍの孔径のフィルタ（Ｗｈａｔｍａｎ， Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ， ＵＳＡ）を介してろ過された。
【００３９】
（基材上への第１のゾル・ゲル層の塗布）
ゾル・ゲル層は、アルミニウム基材の洗浄後２時間以内にアルミニウム表面上に塗布された。
【００４０】
ゾル・ゲル層はスピンコーティングによってアルミニウム基材上に塗布された。他の例においては、ゾル・ゲル層はスプレーコーティングによって塗布され得る。本例において用いられた手順は、４００ｒｐｍ（低速）での５秒間のスピンコーティングに続いて８００ｒｐｍ（高速）での１０秒間のスピンコーティングをするものであり、１回（ｏｎｅ ｒｕｎ）で約３乃至４μｍのゾル・ゲル層の最終的厚みをもたらす。被覆された基材は、溶媒を取り除くために１００℃で１０分間熱的に処理された（乾燥された）。これはクリーンルーム内のホットプレート上でなされた。乾燥段階後、ゾル・ゲル材料で被覆された基材は、２０分間空気雰囲気下のマッフル炉（ｍｕｆｆｌｅ ｆｕｒｎａｃｅ）において３７５℃で硬化した。
【００４１】
（他のゾル・ゲル層の塗布）
結果として生じるゾル・ゲル層は、次のゾル・ゲル層及び／又はポリイミド層の適切な接着を妨げる疎水性である。それ故、表面を親水性にするための「火炎（ｆｌａｍｅ）」又はＵＶ／オゾンによる前記結果として生じる層の前処理が必要である。それ故、ゾル・ゲル絶縁性材料の必要とされる最終的な層厚は、スピンコーティング−硬化−火炎処理の複合サイクルにより得られ得る。ＰＩ層の適切な接着は、ゾル・ゲル層の火炎処理だけでなく、脱イオン水の希釈液から供給される３−アミノプロピルトリメトキシシラン（３−ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ） （ＡＰＳ）のような接着促進剤（ａｄｈｅｓｉｏｎ ｐｒｏｍｏｔｏｒ）の使用も必要とする。
【００４２】
（ＰＩ絶縁性層の塗布）
ポリイミド層は、ＮＭＰ中のポリアミノ酸（ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）（ＰＡＡ）溶液の縮合反応を介して準備される。この例において用いられる材料は、Ｐｙｒｅ−Ｍ．Ｌ．のＲＣ−５０１９である。この水溶液の高い粘性は、この材料の相対的に厚い層をスピンコートすることを可能にする。２０μｍまでの乾燥層厚は、４００ｒｐｍ（低速）での５秒間のスピンコーティング処理に続く８００ｒｐｍ（高速）での１０秒間のスピンコーティングにより可能である。
【００４３】
スピンコーティング後、この層は１５０℃で１０分間乾燥される。冷却後、第２層が他の処理なしに同様にして塗布され得る。次いで、最後に、これらの素子は３７５℃で３０分間硬化する。
【００４４】
（電気絶縁性層の上への抵抗性層の塗布）
抵抗性層又は熱生成層はスクリーン印刷技術を用いて塗布される。本例の場合には、抵抗性層は熱生成トラック（ｈｅａｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｔｒａｃｋ）を有する。熱生成トラックは、炭素とＰＡＡ（Ｐｙｒｅ−Ｍ．Ｌ． ＲＣ−５０１９）との混合物である。この混合物は、スクリーン印刷プロセスのために必要とされるようなペースト（ｐａｓｔｅ）として作用する。この層はＮＭＰをフラッシュ・オフ（ｆｌａｓｈ ｏｆｆ）するために８０℃で１０分間乾燥される必要がある。
【００４５】
銀充填ＰＡＡ及びトップコート材料で作成される接触トラック（ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ ｔｒａｃｋ）のような他の層は、後に乾燥させるスクリーン印刷を用いて抵抗性層と同様にして印刷され得る。
【００４６】
最後に、この積み重ね全体は、ＰＡＡをＰＩにイミド化（ｉｍｉｄｉｚｅ）するために３７５℃で３０分間硬化する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による加熱素子の実施例の断面図を示す。
Claims (11)
- 少なくとも基材、電気絶縁性層及び抵抗性層を有する加熱素子であって、前記電気絶縁性層が、ゾル・ゲルプロセスによって得られる層を有することを特徴とする加熱素子。
- 前記ゾル・ゲルプロセスが、少なくとも、オルガノシラン化合物と水とを混ぜ合わせるステップを有することを特徴とする請求項１に記載の加熱素子。
- 前記ゾル・ゲルプロセスが、少なくとも、オルガノシラン化合物とシリカ粒子とを混ぜ合わせるステップを有することを特徴とする請求項１に記載の加熱素子。
- 前記オルガノシラン化合物がメチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）又はテトラエトキシラン（ＴＥＯＳ）を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の加熱素子。
- 前記電気絶縁性層が樹脂も含むことを特徴とする請求項１に記載の加熱素子。
- 前記樹脂がポリイミドを有含むことを特徴とする請求項５に記載の加熱素子。
- 前記ポリイミドに絶縁性充填材が充填されることを特徴とする請求項６に記載の加熱素子。
- 前記電気絶縁性層が、少なくとも、ゾル・ゲルプロセスによって得られる第１層及び熱可塑性樹脂を有する第２層を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱素子。
- 前記第２層がポリイミド層を有することを特徴とする請求項８に記載の加熱素子。
- 少なくとも請求項１乃至９のいずれか一項による加熱素子を有する家庭用電気器具。
- 請求項１乃至９のいずれか一項による加熱素子の製造方法であり、少なくとも、
−基材を設けるステップ、
−前記基材上に電気絶縁性層を塗布するステップ、及び
−前記電気絶縁性層の上に抵抗性層を塗布するステップを有する方法であって、前記電気絶縁性層がゾル・ゲルプロセスによって得られる層を有することを特徴とする製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP01201401 | 2001-04-17 | ||
| PCT/IB2002/001289 WO2002085072A1 (en) | 2001-04-17 | 2002-04-09 | Insulating layer for a heating element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004519832A true JP2004519832A (ja) | 2004-07-02 |
Family
ID=8180166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002582665A Pending JP2004519832A (ja) | 2001-04-17 | 2002-04-09 | 加熱素子用絶縁性層 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6828032B2 (ja) |
| EP (1) | EP1382226B1 (ja) |
| JP (1) | JP2004519832A (ja) |
| CN (1) | CN1328930C (ja) |
| AT (1) | ATE311084T1 (ja) |
| DE (1) | DE60207540T2 (ja) |
| WO (1) | WO2002085072A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9493906B2 (en) | 2003-11-20 | 2016-11-15 | Koninklijke Philips N.V. | Thin-film heating element |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7645963B2 (en) | 2002-11-22 | 2010-01-12 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Sol-gel based heating element |
| KR100783168B1 (ko) * | 2003-02-06 | 2007-12-07 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | 마이크로 리액터 및 그 제조방법 |
| DE10344860B4 (de) * | 2003-09-26 | 2008-06-26 | Electrolux Home Products Corp. N.V. | Heizvorrichtung für ein Gargerät |
| US7196295B2 (en) * | 2003-11-21 | 2007-03-27 | Watlow Electric Manufacturing Company | Two-wire layered heater system |
| CN1954643B (zh) * | 2004-05-19 | 2012-09-05 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于家用器具的层 |
| US7497133B2 (en) | 2004-05-24 | 2009-03-03 | Drexel University | All electric piezoelectric finger sensor (PEFS) for soft material stiffness measurement |
| US7126092B2 (en) * | 2005-01-13 | 2006-10-24 | Watlow Electric Manufacturing Company | Heater for wafer processing and methods of operating and manufacturing the same |
| US8197757B2 (en) * | 2006-07-07 | 2012-06-12 | Drexel University | Electrical insulation of devices with thin layers |
| US7572480B2 (en) * | 2006-10-19 | 2009-08-11 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Method of fabricating a multilayer ceramic heating element |
| US8481335B2 (en) * | 2006-11-27 | 2013-07-09 | Drexel University | Specificity and sensitivity enhancement in cantilever sensing |
| US7992431B2 (en) * | 2006-11-28 | 2011-08-09 | Drexel University | Piezoelectric microcantilevers and uses in atomic force microscopy |
| US8927259B2 (en) * | 2006-11-28 | 2015-01-06 | Drexel University | Piezoelectric microcantilever sensors for biosensing |
| US8456150B2 (en) | 2007-02-01 | 2013-06-04 | Drexel University | Hand-held phase-shift detector for sensor applications |
| WO2009046755A1 (en) * | 2007-10-08 | 2009-04-16 | Abb Research Ltd | Surface modified electrical insulation system with improved tracking and erosion resistance |
| WO2009079154A2 (en) | 2007-11-23 | 2009-06-25 | Drexel University | Lead-free piezoelectric ceramic films and a method for making thereof |
| WO2009126378A2 (en) | 2008-03-11 | 2009-10-15 | Drexel University | Enhanced detection sensitivity with piezoelectric microcantilever sensors |
| ES2698073T3 (es) * | 2008-04-22 | 2019-01-30 | Datec Coating Corp | Elemento calefactor de película gruesa, aislada, termoplástica a altas temperaturas |
| WO2009140660A2 (en) | 2008-05-16 | 2009-11-19 | Drexel University | System and method for evaluating tissue |
| KR100963224B1 (ko) * | 2009-02-03 | 2010-06-10 | (주) 더몰론코리아 | 물 또는 공기 중에서 겸용 사용이 가능한 세라믹 코팅 히터 |
| US20110086368A1 (en) * | 2009-10-08 | 2011-04-14 | Drexel University | Method for immune response detection |
| US8722427B2 (en) * | 2009-10-08 | 2014-05-13 | Drexel University | Determination of dissociation constants using piezoelectric microcantilevers |
| FR2991880B1 (fr) | 2012-06-13 | 2019-11-22 | Medex | Controleur pour l'asservissement d'un dispositif d'injection |
| FR2991881B1 (fr) | 2012-06-13 | 2014-09-05 | Medex Sa | Dispositif d'injection d'un produit liquide comprenant deux demi-coques mobiles en rotation l'une par rapport a l'autre |
| EP3101999B1 (de) * | 2015-06-02 | 2021-03-17 | Eberspächer catem GmbH & Co. KG | Ptc-heizelement und elektrische heizvorrichtung für ein kraftfahrzeug umfassend ein solches ptc-heizelement |
| TR201611093A2 (tr) * | 2016-08-08 | 2018-02-21 | Arcelik As | Güç veri̇mli̇li̇ği̇ sağlayan i̇nce fi̇lm isiticili ocak isitma elemani ayarlamasi |
| TR201611097A2 (tr) * | 2016-08-08 | 2018-02-21 | Arcelik As | İnce Film Isıtıcılı Isıtma Elemanı Yapısı |
| CN107454690A (zh) * | 2017-09-22 | 2017-12-08 | 东莞市国研电热材料有限公司 | 一种电动汽车供暖用铝基发热体及制备方法 |
| CN111294992B (zh) * | 2018-12-07 | 2022-10-18 | 泰科电子(上海)有限公司 | 加热器组件 |
| DE102022206363A1 (de) * | 2022-06-24 | 2024-01-04 | E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH | Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung und Heizeinrichtung |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5635250A (en) * | 1985-04-26 | 1997-06-03 | Sri International | Hydridosiloxanes as precursors to ceramic products |
| US5665262A (en) * | 1991-03-11 | 1997-09-09 | Philip Morris Incorporated | Tubular heater for use in an electrical smoking article |
| JP3220319B2 (ja) * | 1994-01-11 | 2001-10-22 | 株式会社日立製作所 | 電気絶縁用シート材料，プリプレグおよびそれを用いた電気絶縁線輪 |
| US5621843A (en) * | 1994-06-09 | 1997-04-15 | Ceramoptec Industries, Inc. | Silica lightguide for UV applications |
| US5706064A (en) * | 1995-03-31 | 1998-01-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | LCD having an organic-inorganic hybrid glass functional layer |
| GB9602873D0 (en) * | 1996-02-13 | 1996-04-10 | Dow Corning Sa | Heating elements and process for manufacture thereof |
| ES2331869T3 (es) * | 1996-11-22 | 2010-01-19 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Composicion de laca. |
| US6037572A (en) * | 1997-02-26 | 2000-03-14 | White Consolidated Industries, Inc. | Thin film heating assemblies |
| US6054253A (en) * | 1997-10-10 | 2000-04-25 | Mcgill University-The Royal Institute For The Advancement Of Learning | Solvent-assisted lithographic process using photosensitive sol-gel derived glass for depositing ridge waveguides on silicon |
| DE19813787A1 (de) * | 1998-03-27 | 1999-09-30 | Bosch Siemens Hausgeraete | Backofen mit Backofenmuffel |
| US5973298A (en) * | 1998-04-27 | 1999-10-26 | White Consolidated Industries, Inc. | Circular film heater and porcelain enamel cooktop |
| EP1370497B1 (en) * | 2001-03-09 | 2007-08-22 | Datec Coating Corporation | Sol-gel derived resistive and conductive coating |
-
2002
- 2002-04-09 EP EP02720380A patent/EP1382226B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-09 WO PCT/IB2002/001289 patent/WO2002085072A1/en active IP Right Grant
- 2002-04-09 JP JP2002582665A patent/JP2004519832A/ja active Pending
- 2002-04-09 CN CNB02801250XA patent/CN1328930C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-04-09 DE DE60207540T patent/DE60207540T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-09 AT AT02720380T patent/ATE311084T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-04-15 US US10/122,742 patent/US6828032B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9493906B2 (en) | 2003-11-20 | 2016-11-15 | Koninklijke Philips N.V. | Thin-film heating element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020155303A1 (en) | 2002-10-24 |
| ATE311084T1 (de) | 2005-12-15 |
| EP1382226A1 (en) | 2004-01-21 |
| US6828032B2 (en) | 2004-12-07 |
| EP1382226B1 (en) | 2005-11-23 |
| DE60207540T2 (de) | 2006-08-10 |
| CN1328930C (zh) | 2007-07-25 |
| CN1461580A (zh) | 2003-12-10 |
| WO2002085072A1 (en) | 2002-10-24 |
| DE60207540D1 (de) | 2005-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2004519832A (ja) | 加熱素子用絶縁性層 | |
| US7645963B2 (en) | Sol-gel based heating element | |
| CA2721674C (en) | Thick film high temperature thermoplastic insulated heating element | |
| US9493906B2 (en) | Thin-film heating element | |
| JPH09232102A (ja) | 加熱部材およびその製造方法 | |
| JP2011515804A (ja) | 温度センサを備える発熱体 | |
| US7663075B2 (en) | Layer for use in a domestic appliance | |
| JP6564047B2 (ja) | 電熱膜層の製造方法、電熱膜層、電気加熱プレート及び調理器具 | |
| JP2006526517A (ja) | 蒸気発生装置用のコーティング | |
| WO2017117873A1 (zh) | 一种双面高导热能力的厚膜发热元件 | |
| US7238305B2 (en) | Thermally resistant adhesive | |
| JP4094960B2 (ja) | 加熱システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20041118 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050408 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070607 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070907 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071211 |