JP2961466B2 - ヒーター - Google Patents

ヒーター

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JP2961466B2
JP2961466B2 JP4220463A JP22046392A JP2961466B2 JP 2961466 B2 JP2961466 B2 JP 2961466B2 JP 4220463 A JP4220463 A JP 4220463A JP 22046392 A JP22046392 A JP 22046392A JP 2961466 B2 JP2961466 B2 JP 2961466B2
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典彦 宮崎
晴一 加藤
勝利 柿沢
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Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
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Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はヒーターに関し、更に詳
細には遠赤外域の熱線を放射し、物体を効率よく加熱を
行い得るヒーターに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のヒーターとしては、ニク
ロム線等の抵抗発熱体をアルミナ等のセラミック板内に
埋設したヒーター、或いはニクロム線等の抵抗発熱体を
アルミナ等のセラミック板に設けられている溝中に布設
したヒーターが知られている。また、ムライト、コージ
ェライト等のセラミック基板の表面に金属酸化物等の抵
抗発熱体の薄膜を形成したヒーターも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のヒーターのうち、前者のセラミック板内に抵抗発熱
体を埋設したヒーター、またはセラミック板の溝内に抵
抗発熱体を布設したヒーターは、いずれもセラミック板
は単に抵抗発熱体の支持部材として用いられているに過
ぎず、抵抗発熱体より発生する熱を直接加熱物体に受け
る形式であるため、水、高分子材料等の遠赤外域に吸収
特性を有する物体の加熱を効果的に行うには不適当であ
り、また、抵抗発熱体を支持するセラミック板自体が非
常に脆く、かつ熱衝撃に弱いので、外部衝撃、或いは温
度が極めて低い水滴、氷等のような冷物体との接触によ
り容易に破損するという問題がある。
【0004】また、後者のセラミック基板の表面に金属
酸化物等の抵抗発熱体の薄膜を形成したヒーターは、抵
抗発熱体の薄膜を形成すべきセラミック基板の表面は粗
密な凹凸面であるので、抵抗発熱体の薄膜に高い導電性
を出すためには該薄膜を形成する前に、予めセラミック
基板の表面を研磨して平滑にしておく必要があるので製
造工程上繁雑であるという問題がある。
【0005】本発明は、前記問題点を解消し、耐熱衝撃
性と導電性に優れたヒーターを提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のヒーターは、
求項1に記載したとおり、加熱により遠赤外域の熱線を
放射しうる耐熱衝撃温度300℃以上で結晶化度が50
〜100%のリチウム系の結晶化ガラス基板の表面に
厚さ0.04〜0.5μmの酸化すず、又は酸化すずを
主成分とする金属酸化物からなる抵抗発熱体の薄膜を形
成したことを特徴とする。
【0007】
【作用】抵抗発熱体の薄膜を形成する結晶化ガラス基板
の表面は極めて平滑であるので、抵抗発熱体の膜厚が薄
くても導電性が高く、導電性の変化も少ない。また結晶
化ガラスは従来のセラミック基板に比べて耐熱衝撃性に
優れる。
【0008】
【実施例】本発明で用いる結晶化ガラスとは、加熱によ
って結晶を析出させたガラスであって、結晶とガラスが
混在しているガラスであり、結晶量は用途に応じて適宜
選定すればよく、その結晶化度は50%〜100%程度
とする。また、本発明において、結晶化ガラスの耐熱衝
撃温度を300℃以上としたのは、従来のセラミック基
板使用のヒーターの耐熱衝撃温度は例えば該温度が高い
とされているアルミナ製でも250℃程度であり、この
程度の耐熱衝撃温度では加熱中300℃以上の温度時に
水がかかった場合は基板に破損が生じてしまうため、ヒ
ーターとしての耐熱衝撃温度が少なくとも300℃必要
であるためである。
【0009】本発明を添付図面に基づき説明する。
【0010】実施例1 図1は本発明ヒーターの1実施例を示し、図中、1は厚
さ2〜3mm程度の結晶化ガラスから成るガラス基板、2
は酸化スズ、或いはこれらを主成分とする金属酸化物か
ら成る膜厚0.04〜0.5μm程度の抵抗発熱体、3
は銀または銀・パラジウム合金の電極を示す。
【0011】本実施例を更に詳細に説明する。長さ25
0mm、幅90mm、厚さ2.5mmの結晶化度100%、耐
熱衝撃温度600℃のリチウム系結晶化ガラスから成る
ガラス基板1を温度520℃に加熱し、その加熱した表
面にジブチルチンジアセテートとアンチモンアルコキシ
ドをアルコールに溶解した濃度9%のスプレー溶液を噴
霧し、加熱分解させるスプレー分解法により膜厚0.4
μmの導電性を有する薄膜の抵抗発熱体2を形成した。
【0012】この場合のガラス基板1の加熱温度として
はガラス基板1表面にスプレー溶液が付着と同時に加熱
分解する温度とすればよく、一般には形成する抵抗発熱
体2の材質および膜厚にもよるが、抵抗発熱体2の薄膜
が酸化すずと酸化アンチモンであって、膜厚0.04〜
0.5μmの場合であれば、ガラス基板1の加熱温度は
400〜600℃程度とすればよい。
【0013】続いて、ガラス基板1表面に形成された抵
抗発熱体2の両端側に夫々銀・パラジウム合金にガラス
フリットを少量添加してペースト状とし、それをスクリ
ーン印刷法で塗布し、大気中で自然乾燥を行った後、温
度700℃で、大気中で、0.5時間焼成して、幅5m
m、長さ84mm、厚さ50μmの電極3を形成して、ヒー
ター4とした。そして、ヒーター4の各電極3の端子に
夫々外部電極(図示せず)を接続し、電圧200Vを通
電して抵抗発熱体の抵抗値を測定したところ83Ωであ
った。
【0014】比較例 抵抗発熱体の薄膜を形成する基板に表面を研磨したコー
ジェライト焼結体から成るセラミック基板を用いた以外
は前記実施例1と同様の方法で従来のヒーター(セラミ
ック基板に抵抗発熱体の薄膜を形成したヒーター)を作
成した。そして、ヒーターの各電極の端子に夫々外部電
極を接続し、電圧200Vを通電して抵抗発熱体の抵抗
値を測定したところ110Ωであった。
【0015】本発明実施例1と比較例の抵抗値測定結果
から明らかなように、実施例1のヒーターの抵抗値は比
較例(従来)のヒーターの抵抗値に比べて25%も低
く、本発明ヒーターはそれだけ導電性がよいことが分か
る。これはリチウム系結晶化ガラスの表面が平滑のため
略均一厚さの塗膜が形成されるのに対して、セラミック
基板の表面は高低差が大で塗膜の不連続部分が形成され
ることによる。
【0016】比較例1 基板として結晶化度40%の透明の結晶化ガラスを用い
て、実施例1と同じ方法にて抵抗発熱体、電極を付けた
ヒーターを作成した。 始めの抵抗値は、100Ωであっ
たが、ヒーターとして発熱させたところ、抵抗値が15
0から200Ωと増加し、発熱量が減少していった。
温になることで基板内の結晶化されていないリチウムイ
オン等のアルカリ金属、アルカリ土類金属イオンの拡散
が起こり抵抗発熱体の膜内に溶出するために、抵抗発熱
体の抵抗値が変化する(抵抗が上がる)ものと考えられ
る。
【0017】これに比べて、実施例1のヒーターの抵抗
値の変化はみられなかった。これは、基板が結晶化され
ていることでアルカリ金属、アルカリ土類金属は結晶の
マトリックス内に収まり拡散しないためと考えられる。
【0018】実施例2 図2および図3は本発明の他の実施例を示し、図中、1
1は厚さ1〜3mm程度の結晶化ガラスから成るガラス基
板、12は酸化スズ、或いはこれらを主成分とする金属
酸化物から成る膜厚0.04〜0.5μm程度の抵抗発
熱体、13は銀または銀・パラジウム合金の電極,14
は抵抗発熱体12の薄膜の上に被覆した電気的絶縁膜を
示す。
【0019】本実施例を更に詳細に説明する。長さ25
0mm、幅90mm、厚さ3mmの結晶化度100%、耐熱衝
撃温度600℃のリチウム系結晶化ガラスから成る基板
11を温度520℃に加熱し、その加熱した表面にジブ
チルチンジアセテートをアルコールに溶解した濃度9%
のスプレー溶液を噴霧し、加熱分解させるスプレー分解
法により膜厚0.4μmの酸化スズから成る導電性を有
する薄膜の抵抗発熱体12を形成した。続いて、ガラス
基板11表面に形成された抵抗発熱体12の両端側に夫
々銀・パラジウム合金にガラスフリットを少量添加して
ペースト状とし、これをスクリーン印刷法で塗布し、大
気中で自然乾燥を行った後、温度700℃で、大気中
で、0.5時間焼成して、幅5mm、長さ84mm、厚さ5
0μmの電極13を形成した。
【0020】次に、セラミック塗料としてポリチタノカ
ルボシラン(主鎖がカルボシラン結合から成る有機金属
ポリマー)を抵抗発熱体12の上面に電極13の一部を
除いて(図示例では径15mmの円形状の孔Hとした)ス
プレー法により塗布した後、大気中に放置して自然乾燥
を行った後、温度500℃で、大気中で、0.5時間焼
成して膜厚20μmの電気的絶縁膜14を被覆形成し
て、ヒーター15とした。
【0021】本実施例では抵抗発熱体12の薄膜上に被
覆する電気的絶縁膜14をセラミック塗料としたが、抵
抗発熱体の導電性の薄膜の材質を変質させることなく、
抵抗発熱体との密着性に優れ、耐熱性、電気的絶縁性に
優れたものであれば特に限定はなく、前記セラミック塗
料の他に、スプレー分解法により形成した酸化アルミニ
ウム膜、酸化チタン膜等が挙げられる。また、電気的絶
縁膜14の膜厚は抵抗発熱体12の材料および膜厚に応
じて適宜設定すればよく、抵抗発熱体との密着性、熱膨
脹率の差等を考慮すると、一般的には20〜140μm
程度とすればよい。
【0022】前記実施例では抵抗発熱体の薄膜を形成す
るガラス基板として、加熱によって結晶を析出させる結
晶化処理を予め行った結晶化ガラスを用いたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、リチウム系ガラスの
表面に銀・パラジウム合金等から成る抵抗発熱体の薄膜
を線状に形成した後、焼成処理を施して線状の抵抗発熱
体を形成する際、この焼成処理の高温度を利用してガラ
ス材に加熱を施して結晶を析出させる結晶化処理を施し
た結晶化ガラスとしてもよい。
【0023】また、前記実施例では基板上に抵抗発熱体
の形成をスプレー分解法としたが、結晶化ガラス基板上
に抵抗発熱体の薄膜を形成することが出来る方法であれ
ば特に限定はなく、前記スプレー分解法の他にスパッタ
法、蒸着法、スクリーン印刷法、転写法等が挙げられ、
大面積の基板に抵抗発熱体を形成するには装置が簡単で
生産性、コスト等の点を考慮するとスプレー分解法が好
ましい。
【0024】また、前記実施例では抵抗発熱体の薄膜を
スプレー分解法によって形成された酸化すず、或いは酸
すずと酸化アンチモンの複合酸化物としたが、スプレ
ー分解法により形成された酸化インジウムを主成分とし
た酸化すずとの複合酸化物としてもよい。また、抵抗発
熱体の膜厚としては基板となる結晶化ガラスとの密着
性、熱膨脹率の差等を考慮すると0.04〜0.5μm
程度とすればよい。
【0025】
【発明の効果】本発明によるときは、抵抗発熱体の薄膜
を形成する基板として、結晶化度50〜100%のリチ
ウム系の結晶化ガラスを用いたので、リチウムイオンが
抵抗発 熱膜に溶出して抵抗値が変化するのを防止でき
る。また、従来のセラミック基板に抵抗発熱体の薄膜を
形成したヒーターに比して耐熱衝撃性に優れているから
熱衝撃や加熱中に外部衝撃が加えられても破損すること
がなく、また、抵抗値を低くすることが出来て、電気熱
変換率が高く水、高分子物質等の遠赤外域に吸収特性を
有する物の加熱を効率よく行い得、また、抵抗発熱体の
薄膜を形成させる基板の表面が平滑なため、従来のセラ
ミック基板のような基板表面の研磨を必要とせずに抵抗
発熱体の薄膜を容易に形成することが出来る等の効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明ヒーターの1実施例の側面図、
【図2】 本発明ヒーターの他の実施例の平面図、
【図3】 図2のIII−III線截断面図。
【符号の説明】
1,11 結晶化ガラス基板、 2,12 抵抗
発熱体、 14 電気的絶縁膜、 4,15 ヒータ
ー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−31983(JP,A) 特開 平3−141575(JP,A) 特開 昭58−126692(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 3/10 H05B 3/20 C04B 41/85

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱により遠赤外域の熱線を放射しうる
    耐熱衝撃温度300℃以上で結晶化度が50〜100%
    のリチウム系の結晶化ガラス基板の表面に、厚さ0.0
    4〜0.5μmの酸化すず、又は酸化すずを主成分とす
    る金属酸化物からなる抵抗発熱体の薄膜を形成したこと
    を特徴とするヒーター。
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