JP2661994B2 - ガラス―セラミック加熱素子及びその製造方法 - Google Patents
ガラス―セラミック加熱素子及びその製造方法Info
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- JP2661994B2 JP2661994B2 JP63293730A JP29373088A JP2661994B2 JP 2661994 B2 JP2661994 B2 JP 2661994B2 JP 63293730 A JP63293730 A JP 63293730A JP 29373088 A JP29373088 A JP 29373088A JP 2661994 B2 JP2661994 B2 JP 2661994B2
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- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は、ガラス−セラミック板上に設けた平らな
電気加熱部材を少なくともそなえるガラス−セラミック
加熱素子に関する。
電気加熱部材を少なくともそなえるガラス−セラミック
加熱素子に関する。
この発明は、維持が容易で650℃以上の高温で動作す
る熱源に用いるガラス−セラミック板が必要な家庭用具
を提供するのに用いられる。
る熱源に用いるガラス−セラミック板が必要な家庭用具
を提供するのに用いられる。
フランス国特許第2410790号明細書には、電気こんろ
（hot plate）の下につる巻線として配設した電気加熱
部材及び調理面域内で電気こんろに熱的に結合する恒温
センサをもそなえるガラス−セラミック調理ユニットが
開示される。調理面の外側域にはセンサの熱的結合（th
ermal coupling）のための非加熱域を設け、調理面の残
部を二線加熱部材でおおい、その接続を調理面の周囲に
配置する。しかし、このような構造の電気こんろは、若
干の不利益点を有する。第一に、加熱デバイスがその構
造が複雑なためまだ高価である。更に、該デバイスがガ
ラス−セラミック板から若干距離を置いて設けられるの
で、熱損失がある。したがって、これは、主として空気
の熱伝導が劣ることによる冷及び熱時定数の影響を受
け、これがこの型の電気こんろの使用を、例えば調節可
能な焔を有する調理器具より柔軟でなくする。
（hot plate）の下につる巻線として配設した電気加熱
部材及び調理面域内で電気こんろに熱的に結合する恒温
センサをもそなえるガラス−セラミック調理ユニットが
開示される。調理面の外側域にはセンサの熱的結合（th
ermal coupling）のための非加熱域を設け、調理面の残
部を二線加熱部材でおおい、その接続を調理面の周囲に
配置する。しかし、このような構造の電気こんろは、若
干の不利益点を有する。第一に、加熱デバイスがその構
造が複雑なためまだ高価である。更に、該デバイスがガ
ラス−セラミック板から若干距離を置いて設けられるの
で、熱損失がある。したがって、これは、主として空気
の熱伝導が劣ることによる冷及び熱時定数の影響を受
け、これがこの型の電気こんろの使用を、例えば調節可
能な焔を有する調理器具より柔軟でなくする。
この発明の目的は、この形の不利益点を有しない加熱
素子を提供することである。
素子を提供することである。
この発明に従って、これらの問題は、電気加熱部材
を、ガラス−セラミック板の作用面と区別するために下
面と呼ぶ面上にスクリーン印刷層を堆積することにより
形成し、これらの層が高温でガラス−セラミック材料に
近い膨張係数を有し、かつこれらの層を熱散逸により65
0℃の程度の温度に加熱しうること、並びに該加熱部材
を、この下面から出発して、高温において電気絶縁体を
構成する材料の第１層21、加熱部材の入力及び出力用の
２本の電流供給線C1及びC2を形成する導電性材料の第２
層22並びに全熱源面にわたって熱を均一に分散させうる
ような設計の回路の形で、線C1とC2との間に配置した加
熱抵抗体Ｒを構成する誘電体材料の第３層23により形成
することを特徴とする冒頭に述べた形の加熱素子により
解決される。
を、ガラス−セラミック板の作用面と区別するために下
面と呼ぶ面上にスクリーン印刷層を堆積することにより
形成し、これらの層が高温でガラス−セラミック材料に
近い膨張係数を有し、かつこれらの層を熱散逸により65
0℃の程度の温度に加熱しうること、並びに該加熱部材
を、この下面から出発して、高温において電気絶縁体を
構成する材料の第１層21、加熱部材の入力及び出力用の
２本の電流供給線C1及びC2を形成する導電性材料の第２
層22並びに全熱源面にわたって熱を均一に分散させうる
ような設計の回路の形で、線C1とC2との間に配置した加
熱抵抗体Ｒを構成する誘電体材料の第３層23により形成
することを特徴とする冒頭に述べた形の加熱素子により
解決される。
このように設計する場合、この発明は、前記問題に加
えて若干の他の問題を解決する。実際、技術の現状で
は、セラミック（Al2O3）基板上にスクリーン印刷によ
り製造され、約150℃の程度の温度に到達しうる抵抗体
が既に知られている。これらの温度は、650℃程度の温
度が必要である調理目的用電気こんろを提供するには絶
対に不十分である。
えて若干の他の問題を解決する。実際、技術の現状で
は、セラミック（Al2O3）基板上にスクリーン印刷によ
り製造され、約150℃の程度の温度に到達しうる抵抗体
が既に知られている。これらの温度は、650℃程度の温
度が必要である調理目的用電気こんろを提供するには絶
対に不十分である。
この発明は、この問題を耐高温ペースト用新規配合を
提供することにより解決する。しかし、またこのペース
トの膨張係数が調理温度において、又は動作温度におい
て、できるだけガラス−セラミック基板の膨張係数（こ
れはほとんどゼロである。）に近いことも必要である。
これは、伝導性粒子を含有する抵抗材料にとって実現が
困難である。しかし、この発明は、この問題を解決す
る。
提供することにより解決する。しかし、またこのペース
トの膨張係数が調理温度において、又は動作温度におい
て、できるだけガラス−セラミック基板の膨張係数（こ
れはほとんどゼロである。）に近いことも必要である。
これは、伝導性粒子を含有する抵抗材料にとって実現が
困難である。しかし、この発明は、この問題を解決す
る。
この発明は、現在まで業界で全く知られていなかった
問題を提起し、かつ同時に解決する。
問題を提起し、かつ同時に解決する。
すなわち、電気抵抗体をガラス−セラミック材料上に
スクリーン印刷し、次いで電流を供給して熱伝達による
加熱素子を提供した場合、電気こんろで使用されるこれ
らの高温ではガラス−セラミック材料支持体が導体にな
るようである。したがって、スクリーン印刷高温電気抵
抗体とガラス−セラミック材料との組合せを一般用途の
調理用レンジに適用することは、安全基準を満たさない
であろうから、恐らく不可能と思われる。また、ゼロ値
の膨張係数を有する絶縁材を探す場合、高温で電気的に
非絶縁であることが分かっているガラス−セラミック材
料自体の配合に実際到達するであろうと思われるので、
ガラス−セラミック板とスクリーン印刷抵抗体の間に配
置するスクリーン印刷絶縁層は、用いることができない
ように思われる。
スクリーン印刷し、次いで電流を供給して熱伝達による
加熱素子を提供した場合、電気こんろで使用されるこれ
らの高温ではガラス−セラミック材料支持体が導体にな
るようである。したがって、スクリーン印刷高温電気抵
抗体とガラス−セラミック材料との組合せを一般用途の
調理用レンジに適用することは、安全基準を満たさない
であろうから、恐らく不可能と思われる。また、ゼロ値
の膨張係数を有する絶縁材を探す場合、高温で電気的に
非絶縁であることが分かっているガラス−セラミック材
料自体の配合に実際到達するであろうと思われるので、
ガラス−セラミック板とスクリーン印刷抵抗体の間に配
置するスクリーン印刷絶縁層は、用いることができない
ように思われる。
しかし、この発明は、このような高温でのガラス−セ
ラミック支持体に十分整合して適合する膨張係数を有す
る、高温での電気的絶縁層用の配合を提供することによ
りこの問題を解決する。
ラミック支持体に十分整合して適合する膨張係数を有す
る、高温での電気的絶縁層用の配合を提供することによ
りこの問題を解決する。
従来技術からスクリーン印刷ペーストを提供するため
にガラス層とセラミック層のコンパウンドを通常用いる
ことが知られている。絶縁層を形成しうるコンパウンド
の探索中、別の問題が起こった。抵抗体を得るために、
選ばれた材料は、考えている温度範囲に対して抵抗の正
又はゼロの温度係数を有さねばならない。しかも、この
抵抗の係数は、電気こんろのエージングの間、時間とと
もに変わってはならない。絶縁層に対してかなりのガラ
ス相を有する材料、又はセラミック相が高温で分解して
ガラスになる材料を選択した場合、このガラスが抵抗層
中に上がり、導電性粒子を包む傾向があり、温度係数を
減少させ、この結果、この温度係数をゼロより小さくす
ることさえ起こる。これは、加熱素子の迅速な劣化を起
こし、抵抗体の分解に至る。この発明は、高温で抵抗層
と反応しない絶縁層を提供することによりこの問題を解
決する。
にガラス層とセラミック層のコンパウンドを通常用いる
ことが知られている。絶縁層を形成しうるコンパウンド
の探索中、別の問題が起こった。抵抗体を得るために、
選ばれた材料は、考えている温度範囲に対して抵抗の正
又はゼロの温度係数を有さねばならない。しかも、この
抵抗の係数は、電気こんろのエージングの間、時間とと
もに変わってはならない。絶縁層に対してかなりのガラ
ス相を有する材料、又はセラミック相が高温で分解して
ガラスになる材料を選択した場合、このガラスが抵抗層
中に上がり、導電性粒子を包む傾向があり、温度係数を
減少させ、この結果、この温度係数をゼロより小さくす
ることさえ起こる。これは、加熱素子の迅速な劣化を起
こし、抵抗体の分解に至る。この発明は、高温で抵抗層
と反応しない絶縁層を提供することによりこの問題を解
決する。
したがって、抵抗体は高温で完全に絶縁され、その温
度係数は正であり、全デバイスはエージング過程に十分
耐える。この発明とその作用は、添付図面を参照して次
の説明からいっそうよく理解されるであろう。
度係数は正であり、全デバイスはエージング過程に十分
耐える。この発明とその作用は、添付図面を参照して次
の説明からいっそうよく理解されるであろう。
第１図の断面図に示すように、この発明に従うガラス
−セラミック加熱素子は、上面11が作用部として役立つ
ガラス−セラミック板支持体10及びその下面12上に設け
た加熱素子用基板20をそなえる。
−セラミック加熱素子は、上面11が作用部として役立つ
ガラス−セラミック板支持体10及びその下面12上に設け
た加熱素子用基板20をそなえる。
このような加熱素子は、極めて滑らかな作用部、した
がって調理なべからの固体又は液体食物粒子が、例え
ば、とどまりうる溝がないので、清浄化が容易な作用部
をそなえるという利点を有する。この滑らかで平らな面
は、調理なべを極めて安定した仕方で作用部上に保ち、
これにより良好な熱交換を可能にするので、有利であ
る。
がって調理なべからの固体又は液体食物粒子が、例え
ば、とどまりうる溝がないので、清浄化が容易な作用部
をそなえるという利点を有する。この滑らかで平らな面
は、調理なべを極めて安定した仕方で作用部上に保ち、
これにより良好な熱交換を可能にするので、有利であ
る。
ガラス−セラミック板の下面12は、第２図に平面図で
示す型の加熱素子により構成される少なくとも熱源によ
りおおわれる。
示す型の加熱素子により構成される少なくとも熱源によ
りおおわれる。
現在まで、ガラス−セラミック材料は、美的理由、前
記実用特性及びなかんずく耐熱衝撃性を極めて大きくす
るゼロの膨張係数を有するという事実によって電気こん
ろ用に運ばれた。他方、この材料は、むしろ劣った熱伝
導体であり、したがって、加熱素子が加熱すべき表面か
ら若干距離を置いて存在する場合、かなりの温度勾配が
空気中につくられるという不利益点を有する。この点
に、ガラス−セラミック板と直接接続して熱抵抗を減少
させる熱源を電気こんろに実現することを可能にするこ
の発明の利点が存する。
記実用特性及びなかんずく耐熱衝撃性を極めて大きくす
るゼロの膨張係数を有するという事実によって電気こん
ろ用に運ばれた。他方、この材料は、むしろ劣った熱伝
導体であり、したがって、加熱素子が加熱すべき表面か
ら若干距離を置いて存在する場合、かなりの温度勾配が
空気中につくられるという不利益点を有する。この点
に、ガラス−セラミック板と直接接続して熱抵抗を減少
させる熱源を電気こんろに実現することを可能にするこ
の発明の利点が存する。
ガラス−セラミック材料の熱伝導率が劣ることは、電
気こんろ間に各電気こんろの外部で、熱くなく、任意に
電気接点を伝統的な、したがって安価なはんだ付け材料
を用いて設けることができる領域を保つ利点として用い
られる。
気こんろ間に各電気こんろの外部で、熱くなく、任意に
電気接点を伝統的な、したがって安価なはんだ付け材料
を用いて設けることができる領域を保つ利点として用い
られる。
この発明に従って、板のガラス−セラミック材料にお
ける、300℃より高い温度では無視し得ない電気伝導現
象の発生を防止するために絶縁層21を最初に面12上に直
接堆積させる。この材料は、第一に板10の膨張係数に、
より高くなった層23の膨張係数に、かつより高温での係
数にほぼ等しい膨張係数を有する型である。また、この
材料は、これらの同じ高温ですぐれた電気絶縁を与える
型のものでもある。最後にこの材料は、抵抗層23に拡散
せず、調理温度でも、高温でも拡散しない型のものであ
り、かくしてエージング中抵抗層の温度係数（TC）の変
化を防止する。
ける、300℃より高い温度では無視し得ない電気伝導現
象の発生を防止するために絶縁層21を最初に面12上に直
接堆積させる。この材料は、第一に板10の膨張係数に、
より高くなった層23の膨張係数に、かつより高温での係
数にほぼ等しい膨張係数を有する型である。また、この
材料は、これらの同じ高温ですぐれた電気絶縁を与える
型のものでもある。最後にこの材料は、抵抗層23に拡散
せず、調理温度でも、高温でも拡散しない型のものであ
り、かくしてエージング中抵抗層の温度係数（TC）の変
化を防止する。
第5a図の曲線CIは、絶縁材21の相対的線形変化Δl/l
を温度Ｔの関数として示し、第5b図の曲線CVは、同じ温
度におけるガラス−セラミック材料10の対応する変化を
示す。これら二曲線は、両方共０に極めて近い。
を温度Ｔの関数として示し、第5b図の曲線CVは、同じ温
度におけるガラス−セラミック材料10の対応する変化を
示す。これら二曲線は、両方共０に極めて近い。
第２図に示すように、絶縁材21は、電気こんろの熱源
を構成する帯域の全面に堆積される。
を構成する帯域の全面に堆積される。
第２図のそれぞれＩ−Ｉ軸及びII−II軸断面略図であ
る第３図及び第４図は、絶縁層21が100μｍ以上の厚さ
の均一層であることを示す。
る第３図及び第４図は、絶縁層21が100μｍ以上の厚さ
の均一層であることを示す。
加熱素子に電流を供給する電流供給線C1及びC2は、印
加電圧及び所望温度によるが、約50μｍの厚さの層とし
て絶縁層21の表面上に堆積されたスクリーン印刷条片の
形でつくられる。これらの線は、導電性コンパウンド22
でつくられる。
加電圧及び所望温度によるが、約50μｍの厚さの層とし
て絶縁層21の表面上に堆積されたスクリーン印刷条片の
形でつくられる。これらの線は、導電性コンパウンド22
でつくられる。
抵抗コンパウンド23でつくられ、約10〜50μｍの厚さ
のスクリーン印刷層として堆積された条片Ｒが層21の表
面上、電流供給線22の間に延在する。層23を構成する抵
抗材料は、高温でガラス−セラミック材料の膨張係数に
できるだけ近い膨張係数を有するものである。
のスクリーン印刷層として堆積された条片Ｒが層21の表
面上、電流供給線22の間に延在する。層23を構成する抵
抗材料は、高温でガラス−セラミック材料の膨張係数に
できるだけ近い膨張係数を有するものである。
第２図は、これらの抵抗条片Ｒを電力供給線の間に堆
積させた２枚の有利な図面を示す。これらの図面は、こ
の発明に従う加熱素子を無差別に使うことができ、この
型の回路に対して絶対的にすべての型の構造を提供する
ことができることを理解させるために、例として示した
だけである。
積させた２枚の有利な図面を示す。これらの図面は、こ
の発明に従う加熱素子を無差別に使うことができ、この
型の回路に対して絶対的にすべての型の構造を提供する
ことができることを理解させるために、例として示した
だけである。
しかし、回路の動作寿命の改良のために抵抗条片の製
造において鋭角を有する路の使用をできるだけ避けるこ
とが有利である。
造において鋭角を有する路の使用をできるだけ避けるこ
とが有利である。
回路は、このようにして第2b図に示すような正方形帯
域、長方形、楕円形又は第2a図に示すような円形帯域を
形成して電気こんろをおおう。更に、消費者、すなわち
顧客の希望に従って異なる形状の若干の電気こんろをそ
なえる調理場を提供することが望ましい。更に、現在市
販されている二つの標準径の表面だけでなく、任意所望
の表面積の電気こんろを実現することができる。
域、長方形、楕円形又は第2a図に示すような円形帯域を
形成して電気こんろをおおう。更に、消費者、すなわち
顧客の希望に従って異なる形状の若干の電気こんろをそ
なえる調理場を提供することが望ましい。更に、現在市
販されている二つの標準径の表面だけでなく、任意所望
の表面積の電気こんろを実現することができる。
この発明に従う回路がガラス−セラミック調理域の下
面12に設けられるので、作用域として役立つ上面11には
何もない。
面12に設けられるので、作用域として役立つ上面11には
何もない。
この発明に従う加熱素子の別の利用として、浸漬ヒー
ターとして使用するため別に回路をガラス−セラミック
支持体上に小さい寸法で形成することができる；例えば
液体を迅速に所定温度に加熱するのに使われる。液体中
での電流損失を避けるために、回路を層21と類似の上部
絶縁層でおおうことができる。
ターとして使用するため別に回路をガラス−セラミック
支持体上に小さい寸法で形成することができる；例えば
液体を迅速に所定温度に加熱するのに使われる。液体中
での電流損失を避けるために、回路を層21と類似の上部
絶縁層でおおうことができる。
浸漬ヒーター素子におけるこの使用のために、浸漬ヒ
ーターの任意の型のように供給端子にも不滲透の絶縁ス
リーブを設けることができる。
ーターの任意の型のように供給端子にも不滲透の絶縁ス
リーブを設けることができる。
また、他の適用において、この発明に従う加熱素子を
熱空気対流炉又は熱風循環炉又はマイクロ波オーブン中
の頂部又は底部加熱板（底又は天井）を実現するにも用
いることができる。
熱空気対流炉又は熱風循環炉又はマイクロ波オーブン中
の頂部又は底部加熱板（底又は天井）を実現するにも用
いることができる。
導体のろう付け接続を電気こんろの加熱域から離すよ
うに、線C1及びC2は、それらの端部が比較的冷たい帯域
に確実に位置するように十分な程度延在される。ガラス
−セラミック材料の熱伝導率がかなり低いことを考えれ
ば、ガラス−セラミック材料支持体が絶対に電流導体と
して作用しないことが確実なように温度が常に十分低い
帯域中に数cmの距離、線C1及びC2を位置させることで十
分である。線C1及びC2がこのいわゆる冷域に達した場
合、絶縁層21を層22の下で中断しこれらの端子ではこの
層22がガラス−セラミック材料と直接接触するようにす
る。
うに、線C1及びC2は、それらの端部が比較的冷たい帯域
に確実に位置するように十分な程度延在される。ガラス
−セラミック材料の熱伝導率がかなり低いことを考えれ
ば、ガラス−セラミック材料支持体が絶対に電流導体と
して作用しないことが確実なように温度が常に十分低い
帯域中に数cmの距離、線C1及びC2を位置させることで十
分である。線C1及びC2がこのいわゆる冷域に達した場
合、絶縁層21を層22の下で中断しこれらの端子ではこの
層22がガラス−セラミック材料と直接接触するようにす
る。
このレイアウトは、必須ではなくて、線C1及びC2の端
部と、加熱抵抗体Ｒのための供給電流を導くための導体
との間のはんだ接続を設けるのが有利である。実際、層
22は、直接ガラス−セラミック材料に設けられる場合、
いっそうしっかりと固定され、いっそう良好な機械抵抗
を有する。これは、上記型の接続を実現することを可能
にする。
部と、加熱抵抗体Ｒのための供給電流を導くための導体
との間のはんだ接続を設けるのが有利である。実際、層
22は、直接ガラス−セラミック材料に設けられる場合、
いっそうしっかりと固定され、いっそう良好な機械抵抗
を有する。これは、上記型の接続を実現することを可能
にする。
この発明に従って、層21,22及び23は、以下に述べる
配合のコンパウンドを用いるスクリーン印刷技術を用い
てつくられる。
配合のコンパウンドを用いるスクリーン印刷技術を用い
てつくられる。
高温絶縁スクリーン印刷ペーストがつくられ、窒素中
で焼成される絶縁組成物用の出発混合物は、欧州特許00
16498号明細書に開示された従来技術から知られ、該明
細書に前記混合物が次のモル比の酸化物： SiO2 30〜55％ ZnO 20〜40％ B2O3 0〜20％ Al2O3 0〜10％ SrO,BaO,CaO 5〜40％ CoO 0〜10％ により構成されるガラス相と、ZnO＋CoOにより構成され
るセラミック相とを有し、混合物容量中ガラス相が85〜
60％、セラミック相が15〜40％を占めることが記載され
ている。
で焼成される絶縁組成物用の出発混合物は、欧州特許00
16498号明細書に開示された従来技術から知られ、該明
細書に前記混合物が次のモル比の酸化物： SiO2 30〜55％ ZnO 20〜40％ B2O3 0〜20％ Al2O3 0〜10％ SrO,BaO,CaO 5〜40％ CoO 0〜10％ により構成されるガラス相と、ZnO＋CoOにより構成され
るセラミック相とを有し、混合物容量中ガラス相が85〜
60％、セラミック相が15〜40％を占めることが記載され
ている。
しかし、この混合物は、高温においてアルミニウムの
膨張係数に近い、すなわちガラス−セラミック材料自体
のそれとは極めて遠い膨張係数を有する。
膨張係数に近い、すなわちガラス−セラミック材料自体
のそれとは極めて遠い膨張係数を有する。
このため、この発明に従って、層21に好適な、すなわ
ち、高温で絶縁性があり、同時にガラス−セラミック材
料に近い膨張係数を有し、しかもより高くなった抵抗層
に拡散しないスクリーン印刷ペースト用出発混合物は、
まず次のモル比の酸化物： ZnO＋MeO 50〜65％ B2O3 10〜20％ Al2O3 0〜10％ SiO2 40〜 5％ （式MeOは、MgO,CaOのような耐火性酸化物から選ばれた
酸化物である。） で構成されるガラス相を有し、MeOはZnO＋MeO比が前記
ガラス相の50〜65モル％を構成するようにZnOと関連し
てガラス相全体のモル比０〜10％を占める。
ち、高温で絶縁性があり、同時にガラス−セラミック材
料に近い膨張係数を有し、しかもより高くなった抵抗層
に拡散しないスクリーン印刷ペースト用出発混合物は、
まず次のモル比の酸化物： ZnO＋MeO 50〜65％ B2O3 10〜20％ Al2O3 0〜10％ SiO2 40〜 5％ （式MeOは、MgO,CaOのような耐火性酸化物から選ばれた
酸化物である。） で構成されるガラス相を有し、MeOはZnO＋MeO比が前記
ガラス相の50〜65モル％を構成するようにZnOと関連し
てガラス相全体のモル比０〜10％を占める。
一例において、次のモル比の酸化物： ZnO＋MeO 62％ B2O3 17％ SiO2 21％ から構成されるガラス相が見られる。
別の例において、次のモル比の酸化物： ZnO＋MeO 62％ B2O3 12％ Al2O3 5％ SiO2 21％ から構成されるガラス相が見られる。
このような絶縁コンパウンド用の出発混合物は、更に
無定形相を有する。ガラス相と無定形相は、次のような
容量比で関係する： ガラス相 ３〜13％、好ましくは５％ 無定形相 97〜87％、好ましくは95％ この発明に従って、無定形相は、低膨張係数のため選
ばれた無定形二酸化ケイ素により構成される。
無定形相を有する。ガラス相と無定形相は、次のような
容量比で関係する： ガラス相 ３〜13％、好ましくは５％ 無定形相 97〜87％、好ましくは95％ この発明に従って、無定形相は、低膨張係数のため選
ばれた無定形二酸化ケイ素により構成される。
この発明に従う絶縁スクリーン印刷ペーストを適当に
実現するために、前記組成物又は示した例の一つに相当
するモル比のガラスを最初につくった。このようにして
得られたガラスをミルにかける。このミル作業中に無定
形相を形成する粉末を選ばれた容量比で混合して均一な
混合物とする。
実現するために、前記組成物又は示した例の一つに相当
するモル比のガラスを最初につくった。このようにして
得られたガラスをミルにかける。このミル作業中に無定
形相を形成する粉末を選ばれた容量比で混合して均一な
混合物とする。
ミル粉砕は、液体剤、例えば水、の中で行うことがで
きる。次いで、ミル作業生成物を乾燥し、有機媒質中に
分散させる。
きる。次いで、ミル作業生成物を乾燥し、有機媒質中に
分散させる。
この出発混合物をスクリーン印刷に適するようにする
適当な有機媒質として、重合体含有溶液、例えばテルピ
ネオール又はテルピネオール基質混合物中のエチルセル
ロース溶液を用いることができる。この有機媒質は、焼
成前、スクリーン印刷ペーストの重量の10〜40％を占め
ることができる。ペーストに対する有機媒質の比は、所
望のレオロジー特性の関数として選ばれる。
適当な有機媒質として、重合体含有溶液、例えばテルピ
ネオール又はテルピネオール基質混合物中のエチルセル
ロース溶液を用いることができる。この有機媒質は、焼
成前、スクリーン印刷ペーストの重量の10〜40％を占め
ることができる。ペーストに対する有機媒質の比は、所
望のレオロジー特性の関数として選ばれる。
この場合、ガラス−セラミック上の加熱デバイス用に
選ばれた材料は、どれも空気中で酸化が起こる危険がな
いので、ペーストの焼成は、開放空気中で行われる。し
たがって、有機媒質は、空気中の酸素の助けにより消費
される。約900℃における焼成作業が約10分間コンベヤ
ー炉中で行われる。
選ばれた材料は、どれも空気中で酸化が起こる危険がな
いので、ペーストの焼成は、開放空気中で行われる。し
たがって、有機媒質は、空気中の酸素の助けにより消費
される。約900℃における焼成作業が約10分間コンベヤ
ー炉中で行われる。
他方、欧州特許第0048063号明細書は、±100×10-6℃
-1の程度の温度係数を有する抵抗コンパウンド用の出発
混合物を開示する。このコンパウンドは、二価及び／又
は三価金属の六ホウ化物と、ホウ酸カルシウム及び、恐
らく、二酸化ケイ素よりなるガラスフリットとの混合物
により形成される活性相よりなる。
-1の程度の温度係数を有する抵抗コンパウンド用の出発
混合物を開示する。このコンパウンドは、二価及び／又
は三価金属の六ホウ化物と、ホウ酸カルシウム及び、恐
らく、二酸化ケイ素よりなるガラスフリットとの混合物
により形成される活性相よりなる。
しかし、この抵抗ペーストにおいて、ガラス組成物
は、その目的が加熱抵抗体、いっそう詳細にはジュール
効果によって650℃に上げることができ、しかも何年に
もわたって保持される正の温度係数の抵抗を有する加熱
抵抗体ではない。
は、その目的が加熱抵抗体、いっそう詳細にはジュール
効果によって650℃に上げることができ、しかも何年に
もわたって保持される正の温度係数の抵抗を有する加熱
抵抗体ではない。
したがって、この発明に従って、この特性とガラス−
セラミック材料に近い膨張係数とを有する層23の実現に
好適なスクリーン印刷ペースト用出発混合物は、まず第
一に全混合物に対し次の容量比の化合物： RuO2 15〜40％、好ましくは30％ CuO ０〜５％ で構成される活性相と、溶融硬化ガラス−セラミックの
組成と同様な組成を有し、上記混合物に補足的な容量比
のガラス相とを有する。したがって、賢明な熱サイクル
によって、結合剤として作用するガラス基質は、その
後、同じサイクル中にガラス−セラミックに再結晶す
る。このようにしてつくられたガラス−セラミックは、
適当な膨張係数を付与することを可能にする。
セラミック材料に近い膨張係数とを有する層23の実現に
好適なスクリーン印刷ペースト用出発混合物は、まず第
一に全混合物に対し次の容量比の化合物： RuO2 15〜40％、好ましくは30％ CuO ０〜５％ で構成される活性相と、溶融硬化ガラス−セラミックの
組成と同様な組成を有し、上記混合物に補足的な容量比
のガラス相とを有する。したがって、賢明な熱サイクル
によって、結合剤として作用するガラス基質は、その
後、同じサイクル中にガラス−セラミックに再結晶す
る。このようにしてつくられたガラス−セラミックは、
適当な膨張係数を付与することを可能にする。
他方、この抵抗体の抵抗の温度係数は、適当な比を与
えられた場合、 20〜30 ℃ ＋520ppm℃-1 300〜650℃ ＋150ppm℃-1 である。
えられた場合、 20〜30 ℃ ＋520ppm℃-1 300〜650℃ ＋150ppm℃-1 である。
抵抗スクリーン印刷ペーストを得るために、ガラス相
をミル処理し、活性相を形成する酸化物を絶縁ペースト
の実現の場合の前記仕方で混入する。この後、混合物を
既に述べたレオロジービヒクル中に混入する。
をミル処理し、活性相を形成する酸化物を絶縁ペースト
の実現の場合の前記仕方で混入する。この後、混合物を
既に述べたレオロジービヒクル中に混入する。
この発明に従って、層22における線C1及びC2をつくる
のに適したスクリーン印刷ペーストは、一例において銀
粉末（Ag）プラスパラジウム（Pd）若しくは白金（Pt）
で、又は他の例で少量の酸化銅（CuO）を添加した銀粉
末（Ag）だけでつくられ、次いでこの粉末を前記と同様
なレオロジービヒクル中に混入する。
のに適したスクリーン印刷ペーストは、一例において銀
粉末（Ag）プラスパラジウム（Pd）若しくは白金（Pt）
で、又は他の例で少量の酸化銅（CuO）を添加した銀粉
末（Ag）だけでつくられ、次いでこの粉末を前記と同様
なレオロジービヒクル中に混入する。
次の表は、層21,22及び23用の出発混合物組成を表示
する。
する。
第１図は、加熱素子の断面略図、 第2a図及び第2b図は、この発明に従う電気抵抗体回路の
二つの例の回路平面図、 第３図は、第２図のＩ−Ｉ軸断面略図、 第４図は、第２図のII−II軸断面略図、 第5a図は、温度Ｔと絶縁材の相対的線形変化Δl/lの関
係を示すグラフ、 第5b図は、温度Ｔとガラス−セラミック材料の相対的線
形変化Δl/lの関係を示すグラフである。 10……ガラス−セラミック板支持体 11……上面、12……下面 20……加熱素子用基板、21……絶縁層 22……電流供給線、23……抵抗層 C1,C2……電流供給線、Ｒ……加熱抵抗体
二つの例の回路平面図、 第３図は、第２図のＩ−Ｉ軸断面略図、 第４図は、第２図のII−II軸断面略図、 第5a図は、温度Ｔと絶縁材の相対的線形変化Δl/lの関
係を示すグラフ、 第5b図は、温度Ｔとガラス−セラミック材料の相対的線
形変化Δl/lの関係を示すグラフである。 10……ガラス−セラミック板支持体 11……上面、12……下面 20……加熱素子用基板、21……絶縁層 22……電流供給線、23……抵抗層 C1,C2……電流供給線、Ｒ……加熱抵抗体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クロード・モルエ フランス国 75014 パリ リュ レー モン ロスラン146 (56)参考文献 特開 昭61−88483（ＪＰ，Ａ)
Claims (12)
- 【請求項１】ガラス−セラミック板上に設け、周囲温度
と約650℃の間の温度に加熱して熱源を形成することが
できる平らな電気加熱部材を少なくともそなえるガラス
−セラミック加熱素子において、前記電気加熱部材を、
ガラス−セラミック板の作用面と区別するために下面と
呼ぶ面上にスクリーン印刷層を堆積することにより形成
し、これらの層が高温でガラス−セラミック材料に近い
膨張係数を有し、かつこれらの層を熱散逸により650℃
の程度の温度に加熱しうること、並びに該加熱部材を、
この下面から出発して高温において電気絶縁体を構成す
る材料の第１層21、加熱部材の入力及び出力用の２本の
電流供給線C1及びC2を形成する導電性材料の第２層22並
びに 全熱源面にわたって熱を均一に分布させうるような設計
の回路の形で、線C1とC2の間に配置した加熱抵抗体Ｒを
構成する誘電体材料の第３層23により形成することを特
徴とするガラス−セラミック加熱素子。 - 【請求項２】層21が熱源の面を基礎板から完全に絶縁
し、導電層22を互いに絶縁され、熱源の周囲の両側に配
置された二つの条片C1及びC2として設け、抵抗層23を線
C1から線C2に延在し、互いに間隔を置いて位置し、かつ
熱源の全表面を加熱するように分布させた請求項１記載
の加熱素子。 - 【請求項３】導電層22の条片が線状であり、抵抗層23の
条片が線状で平行であり、熱源が正方形又は長方形形状
である請求項２記載の加熱素子。 - 【請求項４】導電層22の条片が円弧であり、抵抗層23の
条片が円弧であり、熱源が円形又は楕円形に近い形状を
有する請求項２記載の加熱素子。 - 【請求項５】出発混合物が次のモル比の酸化物： ZnO＋MeO 50〜65％ B2O3 10〜20％ Al2O3 0〜10％ SiO2 40〜 5％ （式MeOは、MgO,CaOのような耐火性酸化物から選ばれた
酸化物である。） で構成されるガラス相を有し、MeOはZnO＋MeO比が前記
ガラス相の50〜65モル％を構成するようにZnOと関連し
てガラス相全体のモル比０〜10％を占め、かつ出発混合
物が無定形二酸化ケイ素により形成される無定形相を有
しガラス相が無定形相と関連してガラス相として３〜13
容量％、無定形相として97〜87容量％を占める請求項１
ないし請求項４のいずれか一つの項に記載の加熱素子の
層21の形成に適する絶縁ペースト用出発混合物。 - 【請求項６】ガラス相が次のモル比の酸化物： ZnO＋MeO 62％ SiO2 21％ B2O3 17％ から構成される請求項５記載の出発混合物。
- 【請求項７】ガラス相が次のモル比の酸化物： ZnO＋MeO 62％ SiO2 21％ B2O3 12％ Al2O3 5％ から構成される請求項５記載の出発混合物。
- 【請求項８】全混合物に対してガラス相が５容量％の比
で無定形相が95容量％の比である請求項５ないし請求項
７のいずれか一つの項に記載の出発混合物。 - 【請求項９】出発混合物が全混合物に対し容量比でRuO2
15〜40％、CuO0〜５％で構成される活性相と、ガラス−
セラミックの組成と同様な組成で残りの容量比で形成さ
れるガラス相とを有する請求項１ないし請求項４のいず
れか一つの項に記載の熱源の抵抗層23を得るのに適した
抵抗ペースト用出発混合物。 - 【請求項１０】出発混合物が銀粉末（Ag）と酸化銅（Cu
O）のそれぞれ80〜100％及び20〜０％の容量比で形成さ
れた、請求項１ないし請求項４のいずれか一つの項に記
載の加熱素子用熱源の導電層22を得るのに適した導電性
ペースト用出発混合物。 - 【請求項１１】出発混合物が銀粉末（Ag）とパラジウム
（Pd）又は白金（Pt）のそれぞれ80〜100％及び20〜０
％の容量比で形成された、請求項１ないし請求項４のい
ずれか一つの項に記載の加熱素子用熱源の導電層22を得
るのに適した導電性ペースト用出発混合物。 - 【請求項１２】少なくとも次の段階： ａ） 請求項５ないし請求項８のいずれか一つの項に記
載の出発混合物を、スクリーン印刷ペーストの重量の10
〜40％比のレオロジー媒質、例えばテルピネオール混合
物に混入してつくった抵抗ペーストによって絶縁層21に
対して選んだ形状に従ってスクリーン印刷によって絶縁
層21を堆積させること、 ｂ） この層をコンベヤー炉の中で空気中約900℃の温
度で約10分間焼成すること、 ｃ） 請求項10又は請求項11に記載の出発混合物をスク
リーン印刷ペーストの重量の10〜40％の比の、テルピネ
オール混合物のようなレオロジー媒質に混入してつくっ
た導電性ペーストを用いて電流供給線C1及びC2を形成す
るように選んだ形状に従ってスクリーン印刷によって導
電層22を堆積させること、 ｄ） この層をコンベヤー炉の中で空気中約900℃の温
度で約10分間焼成すること、 ｅ） スクリーン印刷ペーストの全重量の10〜40％の比
の、テルピネオール混合物のようなレオロジー媒質に請
求項９記載の出発混合物を混入してつくった抵抗ペース
トを用いて加熱抵抗体Ｒを形成するように選んだ形状に
従ってスクリーン印刷によって抵抗層23を堆積させるこ
と、 ｆ） この層をコンベヤー炉の中で空気中約900℃の温
度で約10分間焼成することよりなる請求項１ないし請求
項４のいずれか一つの項に記載の加熱素子の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8716255A FR2623684A1 (fr) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | Element chauffant en vitroceramique |
| FR8716255 | 1987-11-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH025392A JPH025392A (ja) | 1990-01-10 |
| JP2661994B2 true JP2661994B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=9357094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63293730A Expired - Lifetime JP2661994B2 (ja) | 1987-11-24 | 1988-11-22 | ガラス―セラミック加熱素子及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4973826A (ja) |
| EP (1) | EP0319079B1 (ja) |
| JP (1) | JP2661994B2 (ja) |
| DE (1) | DE3884569T2 (ja) |
| FR (1) | FR2623684A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5221829A (en) * | 1990-10-15 | 1993-06-22 | Shimon Yahav | Domestic cooking apparatus |
| JPH05198356A (ja) * | 1991-02-26 | 1993-08-06 | Lapin Demin Gmbh | 平面発熱体及びその製造方法 |
| KR0146624B1 (ko) * | 1994-12-19 | 1998-09-15 | 김광호 | 신용거래용 카드 및 이를 이용한 신용거래장치 및 방법 |
| US5657532A (en) * | 1996-01-16 | 1997-08-19 | Ferro Corporation | Method of making insulated electrical heating element using LTCC tape |
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| KR101762159B1 (ko) * | 2016-02-24 | 2017-08-04 | 엘지전자 주식회사 | 면상 발열장치, 이를 포함하는하는 전기 레인지 및 그 제조방법 |
| KR102111109B1 (ko) * | 2017-02-21 | 2020-05-14 | 엘지전자 주식회사 | 면상 발열장치, 이를 포함하는 전기 레인지 및 그 제조방법 |
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- 1987-11-24 FR FR8716255A patent/FR2623684A1/fr not_active Withdrawn
-
1988
- 1988-11-14 US US07/271,138 patent/US4973826A/en not_active Expired - Fee Related
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- 1988-11-23 EP EP88202637A patent/EP0319079B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1988-11-23 DE DE88202637T patent/DE3884569T2/de not_active Expired - Fee Related
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