JPH025392A - 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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- JPH025392A JPH025392A JP63293730A JP29373088A JPH025392A JP H025392 A JPH025392 A JP H025392A JP 63293730 A JP63293730 A JP 63293730A JP 29373088 A JP29373088 A JP 29373088A JP H025392 A JPH025392 A JP H025392A
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Classifications
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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
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- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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7)が開示される。調理面の外側域にはセンサの
熱的結合(thermal 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。
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7)が開示される。調理面の外側域にはセンサの
熱的結合(thermal 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ちよ
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
り柔軟性でなくする。
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ちよ
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
り柔軟性でなくする。
この発明の目的は、この形の不利益点ヲ有しない加熱素
子を提供することである。
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本の電流供給線自及び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
つるような設計の回路の形で、線C3と02との間に配
置した加熱抵抗体Rを構成する5秀電体材料の第3層2
3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。
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本の電流供給線自及び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
つるような設計の回路の形で、線C3と02との間に配
置した加熱抵抗体Rを構成する5秀電体材料の第3層2
3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(AI。03)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ろる抵抗
体が既に知られている。これろの温度は、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。
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(AI。03)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ろる抵抗
体が既に知られている。これろの温度は、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−セラミック墓坂の膨張係数(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、伝導性は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。
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−セラミック墓坂の膨張係数(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、伝導性は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。
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。
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。
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
柑を有する材料、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。
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
柑を有する材料、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。
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。
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。
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
用に選ばれた。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。
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
用に選ばれた。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は材料を
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は材料を
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、仮のガラス−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。
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C,は、絶縁材21の相対的線形変化Δ
1/I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。
1/I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−1軸及び■−■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。
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210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。
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210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2
1の表面上、電流供給線22の間に延在する。
厚さのスクリーン印刷層として堆積された条片Rが層2
1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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
導体のろう付は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CIOの距離、線C1及びC2を位置させ
ることで十分である。線自及び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。
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CIOの距離、線C1及びC2を位置させ
ることで十分である。線自及び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。
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。
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。
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。
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; S+0□ 30〜55% Zn0 20〜40% 8203 0〜20% Ah03 0〜10% SrO,Ban、 Can 5〜40%0000
〜10% により構成されるガラス柑と、ZnO’、−CoOによ
り構成されるセラミック材とを有し、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。
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; S+0□ 30〜55% Zn0 20〜40% 8203 0〜20% Ah03 0〜10% SrO,Ban、 Can 5〜40%0000
〜10% により構成されるガラス柑と、ZnO’、−CoOによ
り構成されるセラミック材とを有し、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。
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: 2nO+ Meo 50〜65%8203
10〜20% A1□0,0〜10% SiO□ 40〜50%(式λleO
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、MenはZnO十!4e
O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: 2nO+ Meo 50〜65%8203
10〜20% A1□0,0〜10% SiO□ 40〜50%(式λleO
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、MenはZnO十!4e
O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+ MeO62%
B20317%
5in221%
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;7nO+)、l
eo 62%8203 12
% Al2035% 5102 21% から構成されるガラス相が見られる。
eo 62%8203 12
% Al2035% 5102 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
量比で関係するニ 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。
定形相を有する。ガラス相と無定形相は、次のような容
量比で関係するニ 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1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。
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。
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。
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。
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の程度の抵抗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。
10−6℃−1の程度の抵抗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。
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: Ru0z 15〜40%、好ましくはz30%CuO0
〜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1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。
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: Ru0z 15〜40%、好ましくはz30%CuO0
〜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1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。
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 ℃ +520 ppmt−’300〜
650℃ +150 ppm″C,−1である。
られた場合、 20〜30 ℃ +520 ppmt−’300〜
650℃ +150 ppm″C,−1である。
抵抗スクリーン印刷ペーストを得るために、ガラスト目
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。
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。
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、−例におい
て銀粉末(八g)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(Cub)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。
くるのに適したスクリーン印刷ペーストは、−例におい
て銀粉末(八g)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(Cub)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。
表示する。
表 1
絶縁層21用出発混合物
表■
抵抗層23用出発混合物
表■
導電層22用出発混合物
第1図は、加熱累子の断面略図、
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■−■軸断面略図、第5a図は、温度Tと絶縁材の
相対的線形変化Δ1/1の関係を示すグラフ、 第51〕図は、温度Tとガラス−セラミック材料のt目
射的線形変化Δ1/1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・・・土面
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CI、 C2・・・電流供給線 R
・・・加熱抵抗体FIG、 2a IG 2b
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■−■軸断面略図、第5a図は、温度Tと絶縁材の
相対的線形変化Δ1/1の関係を示すグラフ、 第51〕図は、温度Tとガラス−セラミック材料のt目
射的線形変化Δ1/1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・・・土面
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CI、 C2・・・電流供給線 R
・・・加熱抵抗体FIG、 2a IG 2b
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ガラス−セラミック板上に設け、周囲温度と約65
0℃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C_1及びC_2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C_1とC_2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。 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C_1及びC_2として設け、抵抗層23
を線C_1から線C_2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。 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。 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。 5、出発混合物が次のモル比の酸化物: ZnO+MeO:50〜65% B_2O_3:10〜20% Al_2O_3:0〜10% SiO_2:40〜50% (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。 6、ガラス相が次のモル比の酸化物: ZnO+MeO:62% SiO_2:21% B_2O_3:17% から構成される請求項5記載の出発混合物。 7、ガラス相が次のモル比の酸化物: ZnO+MeO:62% SiO_2:21% B_2O_3:12% Al_2O_3:5% から構成される請求項5記載の出発混合物。 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。 9、出発混合物が全混合物に対し容量比でRuO_2:
15〜40%、CuO:0〜5%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。 10、出発混合物が銀粉末(Ag)と酸化銅(CuO)
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。 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2
2を得るのに適した導電性ペースト用出発混合物。 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2
1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C_1及び
C_2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 true JPH025392A (ja) | 1990-01-10 |
JP2661994B2 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) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001078456A1 (fr) * | 2000-04-07 | 2001-10-18 | Ibiden Co., Ltd. | Element ceramique chauffant |
WO2001084887A1 (fr) * | 2000-04-29 | 2001-11-08 | Ibiden Co., Ltd. | Plaque chauffante en ceramique |
WO2002104073A1 (fr) * | 2001-06-19 | 2002-12-27 | Ibiden Co., Ltd. | Plaque chauffante en ceramique |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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