JP2811957B2 - 面ヒータ - Google Patents

面ヒータ

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JP2811957B2
JP2811957B2 JP31730990A JP31730990A JP2811957B2 JP 2811957 B2 JP2811957 B2 JP 2811957B2 JP 31730990 A JP31730990 A JP 31730990A JP 31730990 A JP31730990 A JP 31730990A JP 2811957 B2 JP2811957 B2 JP 2811957B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、調理機器,乾燥機器,暖房機器などに用い
られる熱源に関する。
従来の技術 近年、面ヒータは機器の薄型化,所要熱分布が得やす
いなどの要望に合った熱源として脚光をあびるようにな
り、従来より次に示すような各種面ヒータが提案されて
いる。
(1) マイカ板に電熱線を巻回し、その両面にマイカ
板をハトメで止めた構造を有するもの。
(2) 発熱体を板状のアスベスト間に挟み、前記アス
ベストと発熱体をリン酸塩を主成分とした粘結剤によっ
て一体に密着した構造のもの(実公昭51-27479号公
報)。
(3) 所望の回路形状に形成した金属箔発熱体の片面
もしくは両面に硝子繊維を無機結合剤により接着した構
造のもの(実公昭51-10437号公報)。
(4) 特定組成の素地混合物を少なくとも磁器化温度
で焼成して得た板状または中空管状などの赤外線輻射体
を赤外線輻射温度まで加熱する手段とからなる赤外線加
熱装置(特公昭47-25010号公報)などがある。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、(1)のマイカ板に電熱線を巻回した
構造のものは、発熱体が封止されていないので耐湿特性
に問題があり、さらに、マイカ板と発熱体が点接触であ
るために、局部加熱による断線が起こるなどの課題があ
った。
また、(2)のアスベスト板の間に発熱体を挟み、リ
ン酸塩を主成分とした粘結剤で一体化した構造のもの
は、粘結剤がリン酸塩であるために、電気特性(絶縁抵
抗,絶縁耐力など)に課題があり、さらにアスベスト板
は発ガン性物質であり、安全衛生上の課題もある。
(3)の発熱体の片面もしくは両面に無機結着剤によ
り接着した構造のものは、硝子繊維の耐熱性が低く、耐
熱衝撃性に弱いという課題があった。
(4)の特定組成の素地混合物を磁器化温度で焼成し
て得た板状または中空管状などの赤外線輻射体を赤外線
輻射温度まで加熱する手段とからなる赤外線加熱装置
は、板状体が特殊な磁器(黒色セラミックス)であるた
めに遠赤外線の放射効率は優れているが、焼成温度(12
80℃以上)が高く、また熱衝撃に弱く、耐湿特性が悪い
などの課題があった。
本発明は、上記課題を解決するもので、電気絶縁性が
高く、耐湿特性ならびに耐熱衝撃に強く、局部加熱を改
善し、安全衛生上の課題を解決した面ヒータを提供する
ことを第一の目的とする。第二の目的は、遠赤外線放射
層を構成する材料を限定することによって、焼成温度を
低くおさえ、遠赤外線の放射効率と耐湿特性,耐熱衝撃
性をさらに向上さえることである。
課題を解決するための手段 本発明は第一の目的を達成するための手段としてマイ
カ粉末と骨剤と無機結合剤からなる一対の耐熱性電気絶
縁材の間にヒータエレメントを挿入して一体化し、その
外表面に無機ポリマーを主成分とした絶縁被覆層を形成
したことである。また、耐熱性電気絶縁材は、合成雲母
とアルミナBaO-P2O5系ガラスと燐酸マグネシウムを含む
面ヒータとしたものである。
第二の目的を達成する手段は、絶縁被覆層として、ポ
リボロシロキサン,ポリチタノカルボシラン、いずれか
の無機ポリマーに、ガラスと、遠赤外線放射材料を含有
させることである。
作用 本発明の第1の手段において、耐熱性電気絶縁材は、
マイカ粉末と骨剤を無機結合剤で結合した物であり、焼
成温度が通常のセラミックスより低く、焼成温度は850
℃以下であるが5〜15%の連続気孔が存在する。したが
って高湿度の雰囲気に長時間さらされると気孔に水分が
吸着し、耐湿特性は低下するが、マイカ粉末の体積固有
抵抗が大きいので熱時絶縁抵抗は高い。
マイカ粉末は燐片状で、熱衝撃に対して緩衝作用を有
し、クラックの発生を防止するとともに耐電圧特性に優
れた電気絶縁物である。
また、骨剤は耐熱性電気絶縁材の機械的強度を向上さ
せる作用があり、アルミナ,シリカなどのセラミックス
の粉末が適している。
以上のように耐熱性電気絶縁材は熱時絶縁特性,耐電
圧特性,耐熱衝撃性に優れた物である。そこで、耐熱性
電気絶縁材の特徴を生かしながら耐湿特性を改善する方
法について種々検討した結果、耐熱性電気絶縁材の外表
面に無機ポリマーを主成分とした絶縁被覆層を形成すれ
ば、熱時絶縁特性,耐電圧特性,耐熱衝撃性を低下させ
ることなく、耐湿特性が向上することを確認した。
なお、無機ポリマーとは、有機金属化合物系(オルガ
ノポリ金属,オルガノアルコシキ金属,アルコシキ金
属,アセチルアセトネート金属など)のポリマー、また
はポリボロシロキサン,ポリカルボシラン,ポリカルボ
シランなどの非炭素骨格を有するポリマーをいう。これ
らの無機ポリマーは耐熱性が高く、溶剤タイプの塗料と
して使用できるので薄く塗布できる。
したがって、耐熱性電気絶縁材に塗布すると、無機ポ
リマーが耐熱性電気絶縁材に含まれている連続気孔の外
表示部分の気孔に侵入し、封口されるために気孔への水
分の吸着がなくなり耐湿性が向上する。
本発明の第2の手段では絶縁被覆層がポリボロシロキ
サン,ポリチタノカルボシランのいずれかの無機ポリマ
ーと、ガラスと、遠赤外線放射材料とを含有するもので
あり、ここで無機ポリマーとしてポリボロシロキサンと
ポリチタノカルボシランに限定した理由は、膜厚が厚く
てもクラックなどの欠陥が発生しにくく、耐湿性の向上
に顕著な効果があったためである。
無機ポリマーの作用は、耐熱性電気絶縁材の気孔を封
口することと、絶縁被覆層の結合剤の役割を果たす。遠
赤外線放射材料は遠赤外線放射効率を高めることを目的
に添加するもので、Ti,Al,Zr,Si,Fe,Cu,Ni,Crの群から
選ばれた1種以上の元素の酸化物,複合酸化物が適して
いる。ガラスの添加は、500℃以上に加熱された場合に
無機ポリマーの有機成分が一部分解し気孔ができるの
で、その部分を充填するためである。
実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。
図において、1a,1bは耐熱性電気絶縁材でマイカ粉末
と骨剤と無機結合剤からなるもので、実施例ではマイカ
粉末として合成金雲母,骨剤としてアルミナ、無機結合
剤としてBaO-P2O5系ガラスと燐酸マグネシウムを用い
た。2はFe−Cr−Al系、またはNi−Cr系の箔体をエッチ
ングにより所望のパターンに形成したヒータエレメント
である。3は耐熱性電気絶縁材1a,1bの外表面に形成さ
れた無機ポリマーを主成分とした絶縁被覆層である。
次に耐熱性電気絶縁材1a,1bの具体的な実施例につい
て述べる。先ず最初に、80Mesh以下の合成金雲母100重
量部と、骨剤としてアルミナ5重量部、結合剤としてBa
O-P2O5系ガラス25重量部、燐酸マグネシウム10重量部に
水90重量部を添加した混合物を、ボールミルで1hr湿式
混合して粘度5000cpsのスラリーを作製する。このスラ
リーをドクターブレード装置にて、ポリエステルフィル
ム上にt=2.0の膜厚になるように調整して塗布後、80
℃にて乾燥する。乾燥後、所望の形状に打ち抜き、フィ
ルムを剥して耐熱性電気絶縁体の板状体を得た。次に2
枚の前記板状体の間にヒータエレメント2を配置し、圧
力100kg/cm2,温度180℃の条件に設定したホットプレス
にて一体化させる。
次に前記一体化品(耐熱性電気絶縁材)の外表面に無
機ポリマーを主成分とした塗布膜を設けて、400℃で焼
付け、耐熱性電気絶縁材1a,1bの外表面に絶縁被覆層3
を形成する。
本発明の実施例では無機ポリマーとして、ポリチタノ
カルボシランを用いたがこれに限界するものではない。
前記板状体をホットプレスにて一体化した耐熱性電気
絶縁材1a,1bは合成金雲母の粒子がBaO-P2O5系ガラスと
燐酸マグネシウムで結合され、5〜15%の気孔を含んで
いるが、耐熱性電気絶縁材の外表面に近い部分の気孔は
ポリチタノカルボシランを主成分とした絶縁被覆層3で
封口されている。
このような方法で得られた面ヒータは冷時絶縁抵抗が
1000Vメガーで∞を示す。また耐電圧は2000V以上であっ
た。さらに40℃‐95%HRの雰囲気に7日間放置後の耐湿
絶縁抵抗は1000Vメガーで1000MΩ以上、熱時絶縁抵抗は
450℃で100MΩ以上であった。加えて、耐熱衝撃性につ
いては450℃の電気炉で1h加熱後、水中に投下したがク
ラックの発生もなかった。
次に、請求項(2)の実施例について述べる。
耐熱性電気絶縁材1a,1b,ヒータエレメント2は請求項
(1)の実施例と同様な方法で行い、絶縁被覆層3の材
料について種々検討を行った。
絶縁被覆層3は耐湿絶縁性,遠赤外線放射特性を確保
するためのもので、本実施例では無機ポリマーとしてポ
リチタノカルボシラン、遠赤外線材料としてNiO、ガラ
スとしてPbO-SiO2系ガラスを用いて実験を行った結果、
遠赤外線放射効率が0.95のサンプルが得られた。このサ
ンプルの耐湿絶縁抵抗は1000Vメガーで∞であった。な
お、請求項(1)に対応する実施例のサンプルの遠赤外
線放射率は0.82,絶縁被覆層3を形成していないサンプ
ルの遠赤外線放射率は0.70であった。
無機ポリマーはこの他にポリボロシロキサンについて
も検討したが同様の結果が得られた。
遠赤外線放射材料はNiOの他にTi,Al,Zr,Si,Fe,Cu,Ni,
Crの群から選ばれた1種以上の元素の酸化物,複合酸化
物が適応できる。
発明の効果 以上の実施例から明らかなように、本発明の面ヒータ
は、マイカ粉末と骨剤と無機結合剤からなる耐熱性電気
絶縁材の外表面に無機ポリマーを主成分とした絶縁被覆
層を形成することにより、耐湿絶縁特性を大幅に向上さ
せることができる。また、絶縁被覆層にポリボロシロキ
サン,ポリチタノカルボシランのいずれかの無機ポリマ
ーと、ガラスと、遠赤外線放射材料を含有することによ
り、耐湿特性と遠赤外線放射特性を改善し、あわせて熱
時絶縁特性,耐電圧特性,耐熱衝撃性も確保される。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例を示す面ヒータの断面図である。 1a,1b……耐熱性電気絶縁材、2……ヒータエレメン
ト、3……絶縁被覆層。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−290087(JP,A) 特開 昭64−48388(JP,A) 特開 平2−82484(JP,A) 特開 昭49−78945(JP,A) 特開 昭62−110290(JP,A) 特開 昭62−219486(JP,A) 特開 平1−124990(JP,A) 実開 昭61−142205(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 3/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイカ粉末と、骨材と、無機結合剤とを含
    む一対の耐熱性電気絶縁材の間にヒータエレメントを位
    置させて一体化し、その外表面に無機ポリマーを主成分
    とした絶縁被覆層を耐湿層として形成してなる面ヒー
    タ。
  2. 【請求項2】耐熱性電気絶縁材は、合成雲母とアルミナ
    とBaO-P2O5系ガラスと燐酸マグネシウムを含む請求項1
    記載の面ヒータ。
  3. 【請求項3】絶縁被覆層は、ポリボロシロキサン,ポリ
    チタノカルボシランのいずれかの無機ポリマーと、ガラ
    スと、遠赤外線放射材料とを含有する請求項1記載の面
    ヒータ。
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