JPH0232757B2 - - Google Patents

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JPH0232757B2
JPH0232757B2 JP58205130A JP20513083A JPH0232757B2 JP H0232757 B2 JPH0232757 B2 JP H0232757B2 JP 58205130 A JP58205130 A JP 58205130A JP 20513083 A JP20513083 A JP 20513083A JP H0232757 B2 JPH0232757 B2 JP H0232757B2
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JP
Japan
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hollow
layer
heating element
firing temperature
insulating layer
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58205130A
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English (en)
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JPS6097586A (ja
Inventor
Yoshihiro Watanabe
Atsushi Nishino
Masaki Ikeda
Masahiro Hiraga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、電気エネルギーを利用した面状発熱
体の製造法に関する。 従来例の構成とその問題点 面状発熱体は、近年、機器の薄型化,均一加熱
などのニーズに合つた発熱体として、脚光をあび
るようになつてきた。しかし、従来の面状発熱体
の多くは、雲母などの絶縁基板にヒータを巻回し
た構造であり、被加熱物への熱伝達が悪く、電気
発熱材が封口されていないので、耐湿性に問題が
あつた。また、近年、アルミナなどの生シートに
タングステンなどの導体ペーストを用いて導電パ
ターンを形成し、シートをはり合わせて焼結した
面状発熱体があるが、焼結温度が高く、接点材料
の溶融などにより電極の取り出しなどに問題があ
つた。また、発熱体の熱容量が大きく、立上り時
間が長いなどの欠点があつた。 さらには、ホーロ用金属基板にホーロ層によつ
て被覆して面状発熱素子を結合した面状発熱体が
提案されている。 この発熱体の構成を第1図に示す。1はホーロ
用金属基板で、その表面にはあらかじめホーロ層
2を被覆してある。3は面状の発熱素子であり、
この素子3をホーロ層2の表面におき、その上か
らホーロ層を形成するスリツプを塗布し、焼成し
てホーロ層4を形成し、このようにしてホーロ層
4によつて被覆され、基板と一体に結合された発
熱体が得られる。 この発熱体は、ホーロ層が耐熱性に優れ、電気
絶縁性にも比較的優れているので、100〜400℃程
度の中高温度域で使用するのに適し、しかも薄型
で長寿命が期待できるなどの特徴を有している。 しかし、上記のような構成では以下のような問
題を生じることがわかつた。 その第1は、使用温度域が200℃程度以上にな
るとホーロ層の絶縁抵抗が急激に劣化することで
ある。これはホーロ層のサーミスタB定数が大き
いためと考えられる。 第2は、金属基板と発熱素子間の絶縁耐力が低
いことである。これは次のような理由によるもの
と考えられる。すなわち、金属基板のホーロ層自
体が泡構造を有していること、このホーロ層の表
面に発熱素子を設置したときに空気が介入するこ
と、発熱素子設置後に外層のホーロ層を形成する
際、金属基板と密着したホーロ層を再焼成するこ
となどから、第2図に示したように、金属基板と
発熱素子間に空洞ができ、aのようにホーロ層の
ない部分やb,cのように一部しかない部分がで
き、絶縁破壊されやすくなつているためと考えら
れる。 このように、ホーロ用金属基板にホーロ層によ
つて被覆して面状発熱素子を結合した面状発熱体
は、耐熱性には優れてはいるものの、高温度での
絶縁抵抗や絶縁耐力などの電気絶縁性が低下し、
実用化する際の問題になつている。 発明の目的 本発明は、ホーロを用いた面状発熱体の前記の
ような不都合を解消し、特に高温度での絶縁抵抗
や絶縁耐力などの電気絶縁性に優れた面状発熱体
を提供することを目的とする。 発明の構成 本発明の面状発熱体は、金属基板に結合したホ
ーロ下引層、これと結合したホーロ上引層を設
け、その表面に電気発熱素子を介して絶縁層を被
覆した構成を有し、ホーロ下引層の焼成温度が
T1、ホーロ上引層の焼成温度をT2、絶縁層の焼
成温度をT3としたとき、式T1>T2≧T3を満足す
る条件で焼成することを特徴とするものである。 実施例の説明 第3図は本発明による面状発熱体の構成例を示
す。1は金属基板、2aはホーロ下引層、2bは
ホーロ上引層、3は電気発熱素子、4はホーロま
たは無機質塗料を焼成した絶縁層である。 以下にこれらの各構成要素について詳しく説明
する。 (A) 金属基板 金属基板は、ホーロ用鋼板が最も適してい
る。これは、鋼板中の炭素の含有量が少なく、
ホーロ焼成中の泡発生が少ないことから、電気
絶縁性の優れたものが得られる。その他に、ア
ルミナイズド鋼板、ステンレス鋼、アルミニウ
ム板等も用いることができる。 (B) ホーロ下引層・ホーロ上引層及び絶縁層 ホーロ下引層及びホーロ上引層は、金属基板
との密着性や電気発熱素子との間の絶縁性に対
して重要である。また絶縁層は、電気発熱素子
の固定、外部との絶縁性に対して重要である。 特に、金属基板と電気発熱素子間の絶縁性
は、ホーロ下引層、ホーロ上引層及び絶縁層を
形成する際の焼成温度が大きく影響する。 すなわち、金属基板にホーロ下引層を形成
し、次にホーロ上引層をホーロ下引層の焼成温
度と同程度の焼成温度で焼成し形成した場合
は、ホーロ下引層は再焼成されたことになり、
ホーロ下引層の泡がさらに大きくなり絶縁破壊
が起こりやすくなる。さらに、絶縁層もホーロ
下引層の焼成温度と同程度で焼成すると、ホー
ロ下引層及びホーロ上引層の泡は大きくなり、
絶縁破壊されやすくなる。 本発明者らの実験によれば、例えばホーロ下
引層を800℃で焼成した場合は、ホーロ上引層
を800℃よりも10℃以上低い温度、すなわち790
℃以下の温度で焼成したものは絶縁破壊が起こ
りにくくなり、10℃以内であれば絶縁破壊が起
こりやすい。また、絶縁層の焼成温度もホーロ
下引層よりも10℃以上低い790℃以下で焼成し
たものが絶縁破壊が起こりにくい。 従つて、ホーロ下引層の焼成温度をT1、ホ
ーロ上引層の焼成温度をT2、絶縁層の焼成温
度をT3としたとき、式T1>T2≧T3を満足する
ものであるとき絶縁性に優れており、T2,T3
はT1よりも10℃以上低ければ最も好ましい。 次に、ホーロ下引層、ホーロ上引層、絶縁層
の組成について説明する。 ホーロ下引層は、鋼板との密着性や電気発熱
素子との絶縁性から、ガラスフリツト組成は第
1表のものが好ましい。
【表】
【表】 第1表の組成は、通常一般的に用いられるホ
ーロのガラスフリツト組成よりも、CaO、
BaOの含有量が多く、Na2Oを少なくし、ホー
ロ層の絶縁性を高めている。また、NiO,
CoO,MnO2は鋼板との密着性を良くする目的
で含有してある。 ホーロ下引層だけでは完全に絶縁性を高める
ことはできず、特に絶縁耐力が低いので、これ
を高めるためにホーロ上引層を形成する。この
目的に適うホーロのガラスフリツトを、第2表
に示す。
【表】
【表】 第2表の組成は、第1表の組成よりも、
Na2O,K2Oの含有量が多く、また、このガラ
スフリツトは、チタン乳白フリツトといわれる
もので、あらかじめTiO2をガラス中に溶融さ
せておき、700〜850℃でホーロ層を形成すると
きに微細なTiO2の結晶を析出させるガラスフ
リツトである。このTiO2の結晶析出により絶
縁性を高めている。 絶縁層は、電気発熱素子を被覆固定するもの
で、かつ絶縁性の高いものでなければならな
い。 本発明に用いられる絶縁層は、ホーロ下引層
よりも焼成温度が低く、ホーロ上引層と同じ焼
成温度か、またはこれより低い焼成温度でなけ
ればならない。 この目的に適うものとして、第2表のガラス
フリツトのほかに無機質塗料がある。無機質塗
料としては、エチルシリケートやリン酸塩を結
合剤とするものが好ましい。 (C) 電気発熱素子 本発明に適用できる電気発熱素子は金属の薄
帯である。薄帯でなければ面状発熱体としての
熱容量が大きくなり、本発明の目的に反する。
電気発熱素子の材質は薄帯にできる金属,合金
はどれでも適用できるが、特にFe,Fe―Cr系、
Ni―Cr系、Fe―Cr―Ni系が優れている。鉄系
のものは炭素の含量が少ない低炭素鋼が適して
いる。 金属の薄帯化は通常の冷間圧延,熱間圧延に
よる方法の他に超急冷法による薄帯化も可能で
ある。薄帯の膜厚は10〜150μmが適用できる
が、好ましい範囲は20〜100μmである。薄帯化
した金属を所望のパターンに形成する方法とし
ては、エツチング法、プレス加工法が適してい
る。第4図にパターン形成した電気発熱素子の
例を示す。素子の形状は定格電力,発熱面積,
温度分布などを考慮して設定する。 次に、具体的実施例を説明する。 金属基材として、大きさ10×10cm、厚さ0.8mm
のホーロ用鋼板を用い、これに通常のホーロ加工
で用いられている前処理条件で前処理したものを
用いた。また、ホーロ下引層,ホーロ上引層,絶
縁層の組成を第3表に示す。
【表】 電気発熱素子は、第4図に示したパターンのも
ので、厚みが50μmのステンレス鋼の薄帯を用い
た。 試料の作成方法は、前処理をした金属基材に、
ホーロ下引層を施し、次にホーロ上引層を施し、
その表面にステンレス鋼薄帯を設置してから絶縁
層を施した。このときのホーロ下引層,ホーロ上
引層,絶縁層の焼成温度を第4表のようにして各
種の試料を作成した。
【表】
【表】 これらの試料について、金属基板と発熱素子間
の絶縁抵抗と絶縁耐圧を測定し、その後、発熱素
子の密着性について測定した。なお、絶縁抵抗は
500V印加のときの抵抗を測定し、絶縁耐圧はし
や断電流10mAに設定して1分間通電し、シヨー
トしたときの電圧を測定した。また、発熱素子の
密着は、発熱部の端部をバネばかりで引張り、発
熱部がホーロ層から剥離するときの重さを測定し
た。
【表】 これより、ホーロ下引層、ホーロ上引層、絶縁
層の焼成温度を変えることにより、絶縁抵抗の値
に大きな差はないが、絶縁耐圧,密着性に差があ
ることがわかる。すなわち、ホーロ上引層の焼成
温度がホーロ下引層の焼成温度よりも低いもの
(No.4,5,6)、あるいは絶縁層の焼成温度がホ
ーロ上引層の焼成温度よりも同じかまたは低いも
の(No.9,10,11,12)は、絶縁耐圧が高く、密
着性も優れていた。 なお、絶縁耐圧の値であるが、値が高いものほ
ど製品として優れたものであるが、電気用品取締
法の規格から、絶縁耐圧の値は2.5kv以上のもの
が好ましい。また、密着性は、引張強さは1Kg以
上あれば実用上問題がないと考えられる。 従つて、ホーロ上引層の焼成温度をホーロ下引
層よりも10℃低い温度で焼成し、さらに絶縁層の
焼成温度をホーロ上引層と同じかまたはそれより
も低い温度が好ましい。 以上の例では、ホーロ下引層の焼成温度を800
℃としたが、これ以外の条件で焼成した場合に
は、その焼成温度よりも低い温度でホーロ上引層
を焼成し、ホーロ上引層の焼成温度と同じかそれ
よりも低い温度で絶縁層を焼成すればよい。 発明の効果 以上のように、本発明によれば、金属基板と電
気発熱素子間の電気絶縁性にすぐれた実用的な面
状発熱体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の面状発熱体の断面図、第2図は
ホーロ層の泡の欠陥をあらわす断面模式図、第3
図は本発明による面状発熱体の要部断面図、第4
図は電気発熱素子の例を示す平面図である。 1……金属基板、2a……ホーロ下引層、2b
……ホーロ上引層、3……電気発熱素子、4……
絶縁層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 金属基板上にホーロ下引層とホーロ上引層を
    設け、その表面に絶縁層で被覆して電気発熱素子
    を固定する面状発熱体の製造法であつて、前記ホ
    ーロ下引層の焼成温度をT1、ホーロ上引層の焼
    成温度をT2、絶縁層の焼成温度をT3としたとき、
    式T1>T2≧T3を満足する条件で焼成することを
    特徴とする面状発熱体の製造法。
JP20513083A 1983-11-01 1983-11-01 面状発熱体の製造法 Granted JPS6097586A (ja)

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JP20513083A JPS6097586A (ja) 1983-11-01 1983-11-01 面状発熱体の製造法

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DE3536268A1 (de) * 1985-10-11 1987-04-16 Bayer Ag Flaechenheizelemente

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