JPH06151043A - セラミック面状抵抗発熱体 - Google Patents
セラミック面状抵抗発熱体Info
- Publication number
- JPH06151043A JPH06151043A JP4324881A JP32488192A JPH06151043A JP H06151043 A JPH06151043 A JP H06151043A JP 4324881 A JP4324881 A JP 4324881A JP 32488192 A JP32488192 A JP 32488192A JP H06151043 A JPH06151043 A JP H06151043A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating element
- coating
- ceramic sheet
- heating plate
- resistance heating
- Prior art date
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- Pending
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- Resistance Heating (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面の温度分布が均一で、温度の上昇、下降
に対する応答性もよく、かつ直接接触して被加熱体を加
熱する際の耐摩耗性に優れたセラミック面状抵抗発熱体
の提供。 【構成】 基材である１８−８ステンレス鋼材からなる
発熱板本体１上に酸化アルミニウムの絶縁被膜２を溶射
し、その上に酸化チタン３０〜５０重量％を含む酸化ア
ルミニウムからなる材料を２０〜３００μｍの厚みに溶
射してセラミック面状抵抗発熱体３を形成し、該発熱体
の両端部に電極５を設けて下面加熱板とした。該加熱板
には温度調節器６および可変抵抗器７等が付属する。
に対する応答性もよく、かつ直接接触して被加熱体を加
熱する際の耐摩耗性に優れたセラミック面状抵抗発熱体
の提供。 【構成】 基材である１８−８ステンレス鋼材からなる
発熱板本体１上に酸化アルミニウムの絶縁被膜２を溶射
し、その上に酸化チタン３０〜５０重量％を含む酸化ア
ルミニウムからなる材料を２０〜３００μｍの厚みに溶
射してセラミック面状抵抗発熱体３を形成し、該発熱体
の両端部に電極５を設けて下面加熱板とした。該加熱板
には温度調節器６および可変抵抗器７等が付属する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工業用ホットプレート
や発熱ロール等に利用されるセラミック面状抵抗発熱体
に関する。
や発熱ロール等に利用されるセラミック面状抵抗発熱体
に関する。
【０００２】
【従来の技術】面状抵抗発熱体は工業用から民生用まで
広い用途分野において使用されており、その使用目的に
応じ種々のものがある。
広い用途分野において使用されており、その使用目的に
応じ種々のものがある。
【０００３】一般に抵抗発熱体材としては、ニッケルク
ロム、鉄クロム電熱線があるが、これらは、コイル状に
加工しヒーターとして使用されているので、面状抵抗発
熱体とするにはコイルを埋めこむように設計された熱反
射板が必要である。
ロム、鉄クロム電熱線があるが、これらは、コイル状に
加工しヒーターとして使用されているので、面状抵抗発
熱体とするにはコイルを埋めこむように設計された熱反
射板が必要である。
【０００４】これに対し、アルミニウムの溶射被膜を形
成し、これを抵抗発熱体とした面状抵抗発熱体が提案さ
れている。
成し、これを抵抗発熱体とした面状抵抗発熱体が提案さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらコイルを
埋めこむようにした第１の方法では、抵抗線材の配置に
対応して熱源が分布されているので、加熱による温度分
布が不均一になり、この温度の不均一さを改善するため
に抵抗線材が埋めこまれる発熱板あるいは熱反射板を肉
厚にする必要があり、温度の上昇、下降に対する応答性
を著しく悪化させている。
埋めこむようにした第１の方法では、抵抗線材の配置に
対応して熱源が分布されているので、加熱による温度分
布が不均一になり、この温度の不均一さを改善するため
に抵抗線材が埋めこまれる発熱板あるいは熱反射板を肉
厚にする必要があり、温度の上昇、下降に対する応答性
を著しく悪化させている。
【０００６】またアルミニウム溶射被膜を用いる第２の
方法では被膜の硬度が低く、非導電体を直接接触させて
加熱するには該被膜が耐摩耗性に劣るという課題があっ
た。
方法では被膜の硬度が低く、非導電体を直接接触させて
加熱するには該被膜が耐摩耗性に劣るという課題があっ
た。
【０００７】したがって本発明の目的は、加熱による温
度分布が均一で、温度の上昇、下降に対する応答性もよ
く、かつ直接接触して被加熱材を加熱する際の耐摩耗性
に優れた面状抵抗発熱体を提供することにある。
度分布が均一で、温度の上昇、下降に対する応答性もよ
く、かつ直接接触して被加熱材を加熱する際の耐摩耗性
に優れた面状抵抗発熱体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者達は上記目的を
達成すべく研究の結果、酸化アルミニウムをべースにし
て、これに酸化チタンを３０〜５０重量％添加して調製
した材料を基材すなわち発熱板本体上に溶射してセラミ
ック面状抵抗発熱体とすれば、前記課題が解決されるこ
とを見いだし本発明に到達した。
達成すべく研究の結果、酸化アルミニウムをべースにし
て、これに酸化チタンを３０〜５０重量％添加して調製
した材料を基材すなわち発熱板本体上に溶射してセラミ
ック面状抵抗発熱体とすれば、前記課題が解決されるこ
とを見いだし本発明に到達した。
【０００９】すなわち、本発明者達は主として、下記の
面状発熱体を開発することにより上記の課題を解決した
のである。 （１）酸化チタンを３０〜５０重量％含む酸化アルミニ
ウムからなる材料が、基材である発熱板本体上に被膜と
して形成されたセラミック面状抵抗発熱体。 （２）前記被膜の厚さが２０〜３００μｍである上記
（１）記載のセラミック面状抵抗発熱体。 （３）前記被膜が溶射により形成された溶射皮膜である
上記（２）記載のセラミック面状抵抗発熱体。 （４）前記基材との間に、厚さ５０〜３００μｍの酸化
アルミニウム絶縁被膜をもつ上記（１）ないし（３）の
いずれかに記載のセラミック面状抵抗発熱体。 （５）前記発熱体被膜上に、酸化アルミニウムの電気絶
縁膜が溶射されていて、導電体の直接接触加熱を可能と
した上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のセラミ
ック面状抵抗発熱体。
面状発熱体を開発することにより上記の課題を解決した
のである。 （１）酸化チタンを３０〜５０重量％含む酸化アルミニ
ウムからなる材料が、基材である発熱板本体上に被膜と
して形成されたセラミック面状抵抗発熱体。 （２）前記被膜の厚さが２０〜３００μｍである上記
（１）記載のセラミック面状抵抗発熱体。 （３）前記被膜が溶射により形成された溶射皮膜である
上記（２）記載のセラミック面状抵抗発熱体。 （４）前記基材との間に、厚さ５０〜３００μｍの酸化
アルミニウム絶縁被膜をもつ上記（１）ないし（３）の
いずれかに記載のセラミック面状抵抗発熱体。 （５）前記発熱体被膜上に、酸化アルミニウムの電気絶
縁膜が溶射されていて、導電体の直接接触加熱を可能と
した上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のセラミ
ック面状抵抗発熱体。
【００１０】本発明の発熱体が用いられる加熱板の基本
的な構成は、以下の通りである。すなわち、下面加熱板
として図１に示すように、基材である発熱板本体１上に
酸化アルミニウムの絶縁被膜２を厚さ１００〜３００μ
ｍに溶射にて形成し、その上に酸化チタンを３０〜５０
重量％含む酸化アルミニウムよりなる被膜を２０〜３０
０μｍの厚さに溶射してセラミック面状抵抗発熱体３と
する。
的な構成は、以下の通りである。すなわち、下面加熱板
として図１に示すように、基材である発熱板本体１上に
酸化アルミニウムの絶縁被膜２を厚さ１００〜３００μ
ｍに溶射にて形成し、その上に酸化チタンを３０〜５０
重量％含む酸化アルミニウムよりなる被膜を２０〜３０
０μｍの厚さに溶射してセラミック面状抵抗発熱体３と
する。
【００１１】上記発熱体被膜には銅製の電極５がメッキ
または溶射で形成され、そこに通電することにより当該
発熱体被膜は加熱されて面状発熱体として機能する。
または溶射で形成され、そこに通電することにより当該
発熱体被膜は加熱されて面状発熱体として機能する。
【００１２】上記発熱体被膜上に絶縁被膜が必要な場合
は、上面加熱板として図２に示すように、酸化アルミニ
ウムの絶縁膜を表層絶縁被膜４として溶射にて形成す
る。
は、上面加熱板として図２に示すように、酸化アルミニ
ウムの絶縁膜を表層絶縁被膜４として溶射にて形成す
る。
【００１３】また、基材が導電体でない場合には、当該
発熱体と基材との間に設けた絶縁被膜は省略できる。
発熱体と基材との間に設けた絶縁被膜は省略できる。
【００１４】なお、上記面状発熱体の組成について、酸
化チタン含有量を３０〜５０％に限定した理由は、３０
％未満では該発熱体の電気抵抗が高すぎ、一方５０％を
越えると耐摩耗性の劣化傾向が見られるためである。
化チタン含有量を３０〜５０％に限定した理由は、３０
％未満では該発熱体の電気抵抗が高すぎ、一方５０％を
越えると耐摩耗性の劣化傾向が見られるためである。
【００１５】
【作用】本発明の面状抵抗発熱体は基材上に溶射するこ
とにより形成されるので、基材の形状にならい均一な厚
みで形成される。
とにより形成されるので、基材の形状にならい均一な厚
みで形成される。
【００１６】したがって表面の温度分布は極めて均一な
ものとなる。
ものとなる。
【００１７】また該発熱体の被膜材料を酸化アルミニウ
ムと酸化チタンの混合または複合酸化物としたことでそ
の表面の耐摩耗性、耐食性は著しく向上させることがで
きる。
ムと酸化チタンの混合または複合酸化物としたことでそ
の表面の耐摩耗性、耐食性は著しく向上させることがで
きる。
【００１８】さらに、この発熱体自体の熱放射率も非常
に高く、非接触で用いられる発熱体としても高効率が期
待できる。
に高く、非接触で用いられる発熱体としても高効率が期
待できる。
【００１９】上述のように本発明では基材の形状になら
い形成される。例えば特開平１−１４３１８０で、セラ
ミック面状発熱体が提案されているが、その構成はセラ
ミックシートの層間に、導電性物質を分散したシート状
の発熱体を挟みこんで一体化したものであって、本発明
の面状発熱体のように任意の基材上に被膜として形成し
たものではない。
い形成される。例えば特開平１−１４３１８０で、セラ
ミック面状発熱体が提案されているが、その構成はセラ
ミックシートの層間に、導電性物質を分散したシート状
の発熱体を挟みこんで一体化したものであって、本発明
の面状発熱体のように任意の基材上に被膜として形成し
たものではない。
【００２０】
【実施例１】図１は本実施例において用いられた、断面
図で示す下面加熱板と、これに接続する温度調節器およ
び可変抵抗器を示す模式図、図３は図１の下面加熱板に
おいて設定温度を１５０℃とした時の発熱板本体上の測
定点の温度分布を示す図であり、これらの図を参照して
以下、説明する。 （１）１００×１００ｍｍの１８−８ステンレス鋼材か
らなる発熱板本体１の上に１００〜１４０μｍの厚みで
酸化アルミニウムの絶縁被膜２を溶射して形成した。 （２）上記絶縁被膜２上に酸化チタン４０％を含む酸化
アルミニウムを１００μｍの厚みで面状抵抗発熱体３を
溶射した。 （３）上記発熱体３の両端部に銅被膜を溶射して電極５
とし、図１に示すような下面加熱板を作成した。 （４）次に、図示のように該発熱体に温度調節器６およ
び可変抵抗器７を接続した後、設定温度を１５０℃とし
て、発熱板本体１上に設けた２８個の測定点９の温度を
測定したところ、図３に示す温度分布が得られた。な
お、このときの電圧は２６Ｖ、電流は１．７Ａであっ
た。
図で示す下面加熱板と、これに接続する温度調節器およ
び可変抵抗器を示す模式図、図３は図１の下面加熱板に
おいて設定温度を１５０℃とした時の発熱板本体上の測
定点の温度分布を示す図であり、これらの図を参照して
以下、説明する。 （１）１００×１００ｍｍの１８−８ステンレス鋼材か
らなる発熱板本体１の上に１００〜１４０μｍの厚みで
酸化アルミニウムの絶縁被膜２を溶射して形成した。 （２）上記絶縁被膜２上に酸化チタン４０％を含む酸化
アルミニウムを１００μｍの厚みで面状抵抗発熱体３を
溶射した。 （３）上記発熱体３の両端部に銅被膜を溶射して電極５
とし、図１に示すような下面加熱板を作成した。 （４）次に、図示のように該発熱体に温度調節器６およ
び可変抵抗器７を接続した後、設定温度を１５０℃とし
て、発熱板本体１上に設けた２８個の測定点９の温度を
測定したところ、図３に示す温度分布が得られた。な
お、このときの電圧は２６Ｖ、電流は１．７Ａであっ
た。
【００２１】また、上記測定点は、前記ステンレス鋼材
の縁部から１ｃｍ内側に入った８０ｍｍ四方の面積に縦
４列と横７列に設定したものである。
の縁部から１ｃｍ内側に入った８０ｍｍ四方の面積に縦
４列と横７列に設定したものである。
【００２２】
【実施例２】合成樹脂やセラミック製の被発熱体を直接
抵抗発熱体に接触しようとする場合には該発熱体の耐摩
耗性が重要である。
抵抗発熱体に接触しようとする場合には該発熱体の耐摩
耗性が重要である。
【００２３】実施例１で作成された加熱板の抵抗発熱体
について、硬度を測定したところ、硬度（Ｈｖ３００）
が９６６で、比較例とした１８−８ステンレスの場合の
２００に対して格段に高い硬度を有しており、本発明に
よる抵抗発熱体によれば、その高い硬度によって耐摩耗
性を発熱体自身にもたせることができる。
について、硬度を測定したところ、硬度（Ｈｖ３００）
が９６６で、比較例とした１８−８ステンレスの場合の
２００に対して格段に高い硬度を有しており、本発明に
よる抵抗発熱体によれば、その高い硬度によって耐摩耗
性を発熱体自身にもたせることができる。
【００２４】
【実施例３】酸化アルミニウムに加えられる酸化チタン
の含有量を変えて調製した試料をそれぞれ基材上に溶射
して抵抗発熱体を作成し、その抵抗を測定し、体積抵抗
率を求めた。結果を表１に示す。
の含有量を変えて調製した試料をそれぞれ基材上に溶射
して抵抗発熱体を作成し、その抵抗を測定し、体積抵抗
率を求めた。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１の結果からわかるように、本発明によ
る抵抗発熱体の体積抵抗率は、溶射被膜の厚さと酸化チ
タンの含有量により０．１〜１１Ωｃｍの間で任意に設
定できることが判明した。
る抵抗発熱体の体積抵抗率は、溶射被膜の厚さと酸化チ
タンの含有量により０．１〜１１Ωｃｍの間で任意に設
定できることが判明した。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
ク面上抵抗発熱体は、溶射によって容易に形成でき、基
材にならい均一な厚みで形成されるので、加熱の際、温
度分布にばらつきが少なく、一方、溶射される該発熱体
の組成を酸化チタン３０〜５０％含む酸化アルミニウム
としたことにより、表面の耐摩耗性および耐食性が向上
するので、合成樹脂やセラミック製の被加熱材を直接接
触させて加熱することができる。
ク面上抵抗発熱体は、溶射によって容易に形成でき、基
材にならい均一な厚みで形成されるので、加熱の際、温
度分布にばらつきが少なく、一方、溶射される該発熱体
の組成を酸化チタン３０〜５０％含む酸化アルミニウム
としたことにより、表面の耐摩耗性および耐食性が向上
するので、合成樹脂やセラミック製の被加熱材を直接接
触させて加熱することができる。
【図１】本発明の一実施例において、断面図で示す下面
発熱板と、これに接続する温度調節器および可変抵抗器
を示す模式図である。
発熱板と、これに接続する温度調節器および可変抵抗器
を示す模式図である。
【図２】本発明の別の実施態様において、断面図で示す
上面発熱板と、これに接続する温度調節器および可変抵
抗器を示す模式図である。
上面発熱板と、これに接続する温度調節器および可変抵
抗器を示す模式図である。
【図３】図１の下面加熱板において、設定温度を１５０
℃としたときの発熱板本体上の測定点の温度分布を示す
平面図である。尚、図中の数値の単位は℃である。
℃としたときの発熱板本体上の測定点の温度分布を示す
平面図である。尚、図中の数値の単位は℃である。
１ 発熱板本体 ２ 絶縁被膜 ３ 面状抵抗発熱体 ４ 表層絶縁被膜 ５ 電極 ６ 温度調節器 ７ 可変抵抗器 ８ 温度センサー ９ 測定点
Claims (5)
- 【請求項１】 酸化チタン３０〜５０重量％を含む酸化
アルミニウムよりなる被膜が、基材である発熱板本体上
に一体的に形成された複合体からなることを特徴とする
セラミック面状抵抗発熱体。 - 【請求項２】 上記被膜が２０〜３００μｍの厚みをも
つ被膜である請求項１記載のセラミック面状抵抗発熱
体。 - 【請求項３】 上記被膜が溶射により形成された被膜で
ある請求項２記載のセラミック面状抵抗発熱体。 - 【請求項４】 上記基材と上記被膜との間に５０〜３０
０μｍの酸化アルミニウム絶縁被膜をもつ請求項１ない
し３のいずれかに記載のセラミック面状抵抗発熱体。 - 【請求項５】 上記発熱体被膜上に酸化アルミニウムの
電気絶縁膜が溶射されている請求項１ないし４のいずれ
かに記載のセラミック面状抵抗発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4324881A JPH06151043A (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | セラミック面状抵抗発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4324881A JPH06151043A (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | セラミック面状抵抗発熱体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151043A true JPH06151043A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=18170674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4324881A Pending JPH06151043A (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | セラミック面状抵抗発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06151043A (ja) |
-
1992
- 1992-11-10 JP JP4324881A patent/JPH06151043A/ja active Pending
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