JPH05329056A - マイカ板絶縁ヒータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、設計の自由度を持つと共
に、作業性及び量産性に優れ、歩留りが良く信頼性の高
いマイカ板絶縁ヒータを提供することにある。 【構成】 本発明によるマイカ板絶縁ヒータは、所定の
パターンに配線されてなる発熱体がセラミック系接着剤
を介してマイカ板で挾持されたものであり、特に前記発
熱体が耐熱繊維からなるひも状巻心上に発熱線を巻装し
て構成されていることを特徴とするものである。また、
このマイカ板絶縁ヒータは、耐熱繊維からなるひも状巻
心上に発熱線を巻装してなる発熱体を、出没自在の係止
具を有する治具に所定のパターンに配線し、その上に片
面にセラミック系接着剤を塗布してなるマイカ板を接着
剤面を下にして配置し、その上から熱板を当てて前記発
熱体と前記マイカ板を加圧加熱接着することにより製造
されるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、電気ジャーポ
ット、ホットプレート等の電熱機器に取り付けられ、加
熱保温の目的で使用されるマイカ板絶縁ヒータと、その
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、発熱体の両面をマイカ板で挾
持し絶縁を施してなるマイカ板絶縁ヒータは、電気ジャ
ーポット、ホットプレート等の各種の電熱機器に取り付
けられ、加熱または保温の目的で幅広く利用されてい
る。

【０００３】以下、電気ジャーポットにおいて使用され
ているマイカ板絶縁ヒータの構成を図５乃至図９を参照
して説明する。この種のマイカ板絶縁ヒータは、一般に
図５に示すように、０．２０ｍｍ〜０．３５ｍｍ厚程度
の平坦なマイカ板を所定の形状に打ち抜いてなる芯材３
１へ、鉄クロム、ニッケルクロム等からなる発熱線３２
を所定の抵抗値となるように直接巻付け配線して発熱体
３３とし、次に前記発熱線３２の両端末に略Ｌ字状に曲
げられたステンレス等からなる金属製端子３４をスポッ
ト溶接にて取り付けた後、更に発熱体３３の上下両面
に、０．２０ｍｍ〜０．３５ｍｍ厚程度の平坦なマイカ
板を所定の形状に打ち抜いてなる表面材３５ａ、３５ｂ
を配置し、図６に示す通り表面材３５ａ、３５ｂをホッ
チキス等の止め金３６にて固定し、露出する金属製端子
３４に短絡防止及び絶縁確保の目的でセラミックス等の
成型品３７を取り付けることにより構成される。

【０００４】また他の一例として、図７に示すように、
５０μ〜１００μ厚程度の鉄クロム箔やニッケルクロム
箔を打ち抜き加工、エッチング加工等で適当なパターン
状に成形してなる発熱体３８を上記発熱体３３の代わり
に使用し、表面材３５ａ、３５ｂを発熱体３８の両側に
サンドイッチ状に接着成型や熱プレス成型し、上記と同
様な端末加工を施したものもある。

【０００５】さて、電気ジャーポットにおいては、 湯
沸し用及び湯の保温用として２種類のヒータが使用され
ているのが一般的である。例えば図８に示すように、発
熱体として、芯材３１に湯沸し用及び湯の保温用の２種
類の発熱線３９（湯沸し用）、４０（保温用）を交差や
重なりのないように巻いて構成してなるものを用いたも
のや、図９に示すように、定格の異なる発熱体４１（湯
沸し用）、４２（保温用）を用いたマイカ板絶縁ヒータ
を二層に配置したものなどが使用されている。

【０００６】また、電気ジャーポット用のマイカ板絶縁
ヒータの定格は、電気ジャーポットの容積や性能によっ
て異なるが、一般的に湯沸し用として１００Ｖ：５００
Ｗ〜１０００Ｗ程度、湯の保温用として１００Ｖ：３０
Ｗ〜１００Ｗ程度であり、そのときのヒータの表面温度
は、湯沸し時で約４００℃〜６００℃程度、保温時で約
１３０℃〜２００℃程度である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のマイカ板絶縁ヒータにおいては、次のよ
うな問題点があった。まず、マイカ板絶縁ヒータの発熱
体として、芯材に発熱線を直接巻いて構成したものを使
用するものについて見た場合、このような発熱体を使用
して、例えば定格電圧が２００Ｖ仕様のマイカ板絶縁ヒ
ータであり、従来品と同じ構造で、かつ１００Ｖ仕様と
同一容量のものを得ようとする場合、抵抗値は１００Ｖ
仕様の場合の４倍必要となるため、巻き付けてある発熱
線の長さを１００Ｖ仕様のものと同一にしようとする
と、該発熱線の断面積を１００Ｖ仕様の１／４にしなけ
ればならない。

【０００８】更に詳しく具体的数値を挙げて説明する
と、マイカ板絶縁ヒータの発熱体において保温用に使用
する発熱線は、一般的に１００Ｖ仕様のものでφ０．１
０ｍｍ〜φ０．１２ｍｍの線径のものが使用されてお
り、これらを同構造かつ同一容量で２００Ｖ仕様とした
場合、該発熱線はφ０．０５ｍｍ〜φ０．０６ｍｍの線
径のものにすることが必要となる。即ち、発熱線として
極細線を使用しなければならなくなるが、細い発熱線を
直接硬い芯材へ巻き付ければ断線が発生し易く、リード
線との接続においても、スポット溶接では発熱線が焼き
切れてしまい、またハトメ止めによる接続においても、
巻き付け工程及び圧着の工程にて断線し易く、更に発熱
線の単位面積当たりの電力密度が高くなって、作業性、
信頼性及び耐久性の面で問題が生じてしまう。

【０００９】一方、上記の場合、マイカ板絶縁ヒータの
発熱体に巻き付けてある発熱線の断面積を１００Ｖ仕様
のものと同一にすれば上述のような問題は発生しない
が、発熱線の長さを１００Ｖ仕様のものの４倍にしなけ
ればならず、必然的に芯材に発熱線を巻くピッチが小さ
くなり、作業性が悪くなると共に巻線作業時のたるみ等
により発熱線同士が短絡したりする可能性がある。ま
た、発熱体の大きさを２倍とすれば、巻きピッチは１０
０Ｖ仕様のものと同一とすることができるが、該発熱体
を絶縁するマイカ板も大きくなりコスト高となる。更
に、芯材に発熱線を直接巻いて構成された発熱体を使用
したマイカ板絶縁ヒータについては、上述の問題点の他
に、手巻きで発熱線を巻くという作業性の問題、極細線
の巻装が困難という作業上の問題及びその構造上、ヒー
タ設計上制約を受け易いなどの根本的な問題点もあり、
これらは同一平面上に湯沸し用と保温用の２回路の発熱
線を配置してなるマイカ板絶縁ヒータにおいて、より一
層顕著である。

【００１０】次に、マイカ板絶縁ヒータの発熱体とし
て、鉄クロム箔、ニッケルクロム箔等の金属箔を打ち抜
き加工、エッチング加工等で適当なパターン状に成形し
てなるものを使用するものについて見た場合、同一平面
上に湯沸し用と湯の保温用の金属箔パターンを配置する
ためには、それぞれのパターンを小さいスペースで所定
の抵抗値とする必要があり、このため該金属箔パターン
を薄く短くし、またパターンのピッチを小さくしなけれ
ばならないが、これらの２種類のパターンを同一平面上
に正確に配置することは作業上難しく、信頼性及び耐久
性の面でも問題が生じてしまう。

【００１１】そこで、これらの問題を解決するために、
マイカ板絶縁ヒータを二層に配置する構造が考えられる
が、この場合には材料も余分に必要で作業工程も複雑と
なり不経済である。

【００１２】また、例えば定格電圧が２００Ｖのマイカ
板絶縁ヒータで、従来品と同じ構造で、かつ１００Ｖ仕
様品と同一容量のものを得ようとする場合、１００Ｖ仕
様品の厚さの１／４としたり、パターンのピッチを小さ
くしたりしなければならないが、この場合、金属箔パタ
ーンが薄くなりすぎたり、ピッチが小さくなりすぎ、前
段で述べたのと同じ理由で作業性、信頼性及び耐久性の
面で問題が生じてしまう。

【００１３】更に、マイカ板絶縁ヒータを機器に取り付
ける際、機器の形状に合わせるために、例えばヒータを
湾曲させて使用する場合があるが、上述の２種類の構造
の発熱体を使用したマイカ板絶縁ヒータについては、取
付場所で曲面が必要となっても、発熱線を直接マイカ板
に巻き付けてあったり、所定のパターン状に形成された
金属箔を使用しているというその構造上、形状の変化に
対する融通性に乏しく、曲面を形成することが難しい。
このため、例えば予め湾曲され曲面が成形された芯材や
表面材を使用する方法も考えられるが、曲面が成形され
た芯材に発熱線を巻き付けることは作業上難しく、また
表面材であるマイカ板も予め曲面に加工してあるため加
工時及び取り扱い時に壊れ易く歩留りが悪いという欠点
がある。

【００１４】また、従来の発熱体を使用したマイカ板絶
縁ヒータにおいては、発熱体のリード線接続部を特別に
補強してからリード線を接続する必要があり、その作業
も厄介なものであった。

【００１５】本発明は、このような従来のマイカ板絶縁
ヒータの抱えていた欠点を解決するためになされたもの
でその目的とするところは、輸出品の対応や国内におけ
る家庭用２００Ｖ電源を利用した電熱機器の増加に対応
し、設計の自由度を持つと共に、作業性及び量産性に優
れ、歩留りが良く信頼性の高いマイカ板絶縁ヒータを提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するべく
本発明によるマイカ板絶縁ヒータは、所定のパターンに
配線されてなる発熱体を、セラミック系接着剤を介して
マイカ板で挾持してなるマイカ板絶縁ヒータにおいて、
前記発熱体が耐熱繊維からなるひも状巻心上に発熱線を
巻装して構成されていることを特徴とするものである。
その際、同一平面上に少なくとも２回路以上の発熱体を
配線することが考えられる。

【００１７】また、本発明によるマイカ板絶縁ヒータの
製造方法は、耐熱繊維からなるひも状巻心上に発熱線を
巻装してなる発熱体を、出没自在の係止具を有する治具
に所定のパターンに配線し、その上に片面にセラミック
系接着剤を塗布してなるマイカ板を接着剤面を下にして
配置し、その上から熱板を当てて前記発熱体と前記マイ
カ板を加圧加熱接着したことを特徴とするものである。

【００１８】本発明において使用される耐熱繊維として
は、無アルカリガラス繊維、ソーダ石灰ガラス繊維、高
ケイ酸ガラス繊維、アルミナ・シリカ繊維、アルミナ繊
維等が挙げられるが、その中でも高ケイ酸ガラス繊維、
アルミナ・シリカ繊維及びアルミナ繊維は耐熱性が高く
好ましい。また、これらの耐熱繊維からなるひも状巻心
としては線径がφ１．０ｍｍ以下のものが好ましい。

【００１９】本発明において使用される発熱線として
は、丸形のものや帯状のものが挙げられるが、これらを
複数本引き揃えたものまたは撚り合わせたものも使用す
ることができる。また、これらの発熱線としては線径ま
たは厚さがφ０．２０ｍｍ以下のものが好ましい。

【００２０】本発明において使用されるセラミック系接
着剤は、シリコーンポリマー、アルカリケイ酸塩、ホウ
ケイ酸ガラス、金属リン酸塩、シリカコロイド、レーマ
イトコロイド、アルコキシシラン、ポリカルボチタン、
ポリボロシロキサンなどの無機若しくは加熱によって無
機化するバインダーと、シリカ、アルミナ、ジルコニ
ア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミなどの酸化
物、非酸化物の充填剤と、場合によっては適当な硬化剤
を更に混合したものである。これらの中でも、粘度が１
０００ｃｐ以上あるものが、発熱体のマイカ板への接着
作業時に垂れ流れることがなく好ましい。これらは市販
品も種々知られているので、それらを用いれば良い。

【００２１】次に、本発明のマイカ板絶縁ヒータの製造
方法の構成要素である、出没自在の係止具を有する治具
について、図面を参照して詳しく説明する。図３におい
て、まず治具本体２１は、金属、木材あるいは合成樹脂
等からなる厚板である。符号２２は、耐熱繊維からなる
ひも状巻心に発熱線を巻き付けてなる発熱体５及び発熱
体６を所定のパターンに配置するための係止具であり、
少なくとも上面には、非粘着性を付与するための離形処
理を施すか、あるいは凹状に加工されており、治具本体
２１に設けられた穴２３に上下動ができるように嵌めら
れている。符号２４は発条であり、係止具２２が治具本
体２１から所定の寸法だけ突出するように押し上げてい
る。また、治具本体２１の表面にはテフロン加工等の離
形処理を施すか、表面に離形処理を施してなるセパレー
ト板２５を設置する。尚、符号２６は押し圧板である。

【００２２】上記の治具を使用したマイカ板絶縁ヒータ
の製造工程は、まず係止具２２に沿って発熱体５及び発
熱体６を所定のパターンに配線し、その上から片面にセ
ラミック系接着剤を有する絶縁用マイカ板１０ａを接着
剤面を下にして重合し、押し圧板２６でプレスする。こ
の際、係止具２２は押し圧板２６の圧力で発熱体５及び
発熱体６の外径まで押し下げられ、発熱体５及び発熱体
６は係止具２２の上端に係止めされたまま、絶縁用マイ
カ板１０ａの接着剤面に接着される。次に、押し圧板２
６を上方へ移動し、絶縁用マイカ板１０ａを治具より外
す。このとき、係止具２２及び治具本体２１またはセパ
レート板２５には離形処理加工が施されているため、絶
縁用マイカ板１０ａの接着剤面と接着することがない。
このようにして、絶縁用マイカ板１０ａの接着剤面に発
熱体５及び発熱体６が目的のパターンで接着固定された
ヒータ素材が得られる。また、マイカ板絶縁ヒータに該
ヒータの強度を上げる目的で発熱体固定用マイカ板を用
いる場合は、治具本体２１またはセパレート板２５の上
に固定用マイカ板９を予め載置しておくことにより、発
熱体５及び発熱体６を絶縁用マイカ板１０ａと固定用マ
イカ板９にサンドイッチ状に挾持し固定することもでき
る。

【００２３】

【作 用】本発明によるマイカ板絶縁ヒータは、耐熱繊
維からなるひも状巻心に発熱線を巻き付けるため、巻心
の太さや材質、発熱線の種類、線径を適宜に組み合わせ
ることにより、色々な抵抗値のものに対応でき柔軟な設
計が可能であり、リード線との接続も圧着端子で信頼性
が高い接続が容易にできる。また、発熱体に柔軟性があ
るため熱プレス時による製作時に任意の形状に湾曲させ
るなど曲面形状に成形可能な配線とすることもできる。
更に、本発明のマイカ板絶縁ヒータは、発熱体を挾持す
る際の接着剤としてセラミック系の接着剤を使用してい
るので、耐熱性及び耐久性にも優れたものとなる。

【００２４】本発明によるマイカ板絶縁ヒータの製造方
法においては、、出没自在の係止具を有する治具を使用
して発熱体を配線するため、簡単に配線でき量産性に富
み、配線パターンも同一面に少なくとも２回路以上配線
することも容易である等複雑なパターンの配線にも対応
でき、配線の自由度が高く信頼性の高いマイカ板絶縁ヒ
ータを精度良く、経済的に提供することができる。

【００２５】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明の内容を更に詳
細に説明する。本実施例において製造したマイカ板絶縁
ヒータの構成は図１に示す通りである。まず、発熱線を
巻くひも状巻心１、２としてアルミナ長繊維撚り紐
［（株）ニチビ社製、Ｓ−９６０Ｄ］１０００デニー
ル、φ０．３５ｍｍを用い、巻心１には発熱線３として
ニッケルクロム電熱線２種のφ０．２０ｍｍを巻きピッ
チ１．０ｍｍで、巻心２には発熱線４としてニッケルク
ロム電熱線１種のφ０．０５ｍｍを巻きピッチ０．９２
ｍｍで巻き、それぞれ２００Ｖ：１０００Ｗの発熱体５
（湯沸し用）と２００Ｖ：６０Ｗの発熱体６（保温用）
を作製し、これらの発熱体５及び発熱体６にリード線７
をステンレス製の接続子８を用いて接続した。

【００２６】次の工程として、出没自在の係止具２２を
有した治具（図３に示す）に、所定の穴が開けられた厚
さ０．２５ｍｍの発熱体固定用マイカ板９を穴を係止具
２２に合わせてセットした後、前記発熱体５及び発熱体
６を該固定用マイカ板９の上から係止具２２に沿って所
定のパターンにそれぞれ配線し、次に表面材として、片
面にセラミック系接着剤として、市販のアルカリケイ酸
塩系接着剤（シリカ充填、粘度７００００ｃｐ）を塗布
した厚さ０．４ｍｍの絶縁用マイカ板１０ａを、接着剤
面を下にして配線パターンに合わせるように乗せて１５
０℃で５分間熱プレスを行い、その後１２０℃で３０分
間硬化させ発熱体５及び発熱体６を絶縁用マイカ板１０
ａ及び固定用マイカ板９で固着した。尚、図４は上記発
熱体５及び発熱体６の配線状態を示す平面図である。

【００２７】更に、他方の表面材として片面に前記と同
様のセラミック系接着剤を塗布した厚さ０．４ｍｍの絶
縁用マイカ板１０ｂを固定用マイカ板９の他面に該固定
用マイカ板の穴を塞ぐよう熱プレスにて固着しマイカ板
絶縁ヒータを製造した。尚、このとき所定の形状の金型
を用いて熱プレスを行えば、マイカ板絶縁ヒータを目的
の形状に成型することが可能である。

【００２８】ここで、表面材の絶縁用マイカ板１０ｂは
熱プレスによる固着でなくホッチキス等の止め金にて固
定しても構わない。また、発熱体固定用マイカ板９は、
図２に示すように配線パターンより小さくし、材料を低
減することも可能である。

【００２９】本実施例では、同一平面上に２種類（２回
路）の発熱体を配線した例を示したが、同一平面上の回
路の数は１つでも良く、また３つ以上設けることも考え
られる。

【００３０】

【発明の効果】上述のように本発明は、従来品と比較し
特に従来の構造では設計が困難であつた高抵抗のマイカ
板絶縁ヒータを容易に得ることが可能で、また、例えば
２００Ｖ対応の電気ジャーポットにおいて湯沸し用及び
湯の保温用ヒータを一層の同一平面上に配線することも
可能となる。また、耐熱繊維に発熱線を巻装してなる発
熱体を用いているため、発熱体に柔軟性があり、マイカ
板絶縁ヒータの形状も取付条件等に合わせ湾曲させるこ
とができるなど任意の形状にも加工可能となる。更に、
リード線の取り出しも容易にできる。製造方法において
は、簡単な治工具にて任意のパターンが製造可能で、自
由度の高い形状に製造でき、信頼性の高いマイカ板絶縁
ヒータを精度良く経済的に提供できるものである。以上
のように本発明によれば、形状、容量等の自由度が高
く、かつ量産性、歩留りが良く信頼性の高い安価なマイ
カ板絶縁ヒータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるマイカ板絶縁ヒータの一実施例を
示す一部切欠平面図である。

【図２】本発明によるマイカ板絶縁ヒータの他の実施例
を示す一部切欠平面図である。

【図３】本発明によるマイカ板絶縁ヒータの製造に使用
される治具の一例を示す断面図である。

【図４】本発明によるマイカ板絶縁ヒータの製造過程に
おける発熱体の配線状態を示す平面図である。

【図５】従来のマイカ板絶縁ヒータの一例を示す分解斜
視図である。

【図６】従来のマイカ板絶縁ヒータの一例を示す斜視図
である。

【図７】従来のマイカ板絶縁ヒータの他の一例を示す一
部切欠斜視図である。

【図８】従来のマイカ板絶縁ヒータの他の一例を示す一
部切欠平面図である。

【図９】従来のマイカ板絶縁ヒータの他の一例を示す分
解斜視図である。

【符号の説明】

１ 巻心 ２ 巻心 ３ 発熱線 ４ 発熱線 ５ 発熱体（湯沸し用） ６ 発熱体（保温用） ７ リード線 ８ 接続子 ９ 固定用マイカ板 10a 絶縁用マイカ板 10b 絶縁用マイカ板 21 治具本体 22 係止具 23 穴 24 発条 25 セパレート板 26 押し圧板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のパターンに配線されてなる発熱体
   を、セラミック系接着剤を介してマイカ板で挾持してな
   るマイカ板絶縁ヒータにおいて、前記発熱体は、耐熱繊
   維からなるひも状巻心上に発熱線を巻装して構成されて
   いることを特徴とするマイカ板絶縁ヒータ。
2. 【請求項２】 同一平面上に少なくとも２回路以上の発
   熱体を配線することにより構成されることを特徴とする
   請求項１記載のマイカ板絶縁ヒータ。
3. 【請求項３】 耐熱繊維からなるひも状巻心上に発熱線
   を巻装してなる発熱体を、出没自在の係止具を有する治
   具に所定のパターンに配線し、その上に片面にセラミッ
   ク系接着剤を塗布してなるマイカ板を接着剤面を下にし
   て配置し、その上から熱板を当てて前記発熱体と前記マ
   イカ板を加圧加熱接着したことを特徴とするマイカ板絶
   縁ヒータの製造方法。