JPH0621192U - 耐熱絶縁面状発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁被膜の密着性に優れ、耐熱性および放熱
性が良好でスペースファクターが向上した絶縁面状発熱
体を提供する。 【構成】 ニッケル−クロム合金等からなる箔状の発熱
体５の表面に、溶融塩電気めっき法によりアルミニウム
被膜６が形成され、その上に、同様に形成されたアルミ
ニウム被膜の陽極酸化による酸化アルミニウム被膜７が
形成されている。また、箔状発熱体５のアルミニウム被
膜６との界面付近に、発熱体を構成する金属へのアルミ
ニウムの拡散層８が形成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、耐熱絶縁面状発熱体に係わり、特にスペースファクターの良好な面 状の耐熱絶縁発熱体に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、高温加熱用の電気的発熱体としては、図３に示すように、ニクロム 線のような抵抗発熱線１をマイカシート２の周りに巻き付けたものを、さらに上 下両側からマイカシート２で挟んで絶縁した構造のものが使用されていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながらこのような発熱体は、構造が単純である反面、発熱線１同士の接 触を防止するために、巻回間に適当な間隔をあける必要があり、しかもマイカシ ート２の層を３層に配設しているため、スペースファクタが良くなかった。また 、発熱線１とマイカシート２との間に空気層が存在するため、熱放散性（放熱性 ）が悪くて熱がこもりやすく、部分的な高熱化による断線や昇温スピードの低下 等を起こりやすいという欠点があった。

【０００４】 これに対して近年、図４に示すように、ニッケル（85％）−クロム（15％）合 金のような固有電気抵抗の比較的大きい金属の箔を、所定の形状に成形加工した 箔状発熱体３を、マイカシートやセラミックシート４で両側から挟んで絶縁した 構造のものが、電子レンジ等の面状発熱体として使用されている。

【０００５】 しかしこのような発熱体は、前記したニクロム線を用いた発熱体と比べて、ス ペースファクターの点では優れているが、絶縁体としてマイカやセラミックのシ ートが使用され、絶縁体と発熱体との間に空気層があるため、放熱性の点で十分 でなかった。

【０００６】 さらに最近、前記した箔状の発熱体３の表面に直接セラミックを被覆すること により、絶縁性と放熱性を高めた面状発熱体も提案されているが、このような発 熱体においては、発熱体とセラミック被膜との間に明確な境界面があるため、こ れらの熱膨脹係数の違いによりセラミック被膜が剥離しやすいという問題があっ た。

【０００７】 本考案はこれらの問題を解決するためになされたもので、絶縁被膜の密着性に 優れ、耐熱性および放熱性が良好でスペースファクターが向上した絶縁面状発熱 体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案の耐熱絶縁面状発熱体は、固有抵抗の比較的大きい金属からなる箔状の 発熱体の表面に、アルミニウム被膜を設けるとともに、その上にアルミニウム被 膜の陽極酸化による酸化アルミニウム被膜を設け、かつ前記発熱体の前記アルミ ニウム被膜との界面近傍に、前記被膜を構成するアルミニウムの拡散層を形成し てなることを特徴とする。

【０００９】 本考案において、固有電気抵抗の比較的大きい金属としては、通常ニクロム線 やカンタル線のような抵抗発熱線の材料として用いられる、ニッケル−クロム合 金や鉄−クロム合金（ステンレス鋼）等を使用することができ、これらの金属の 箔を所定の平面形状に成形して箔状発熱体とする。

【００１０】 また、このような箔状発熱体の表面にアルミニウム被膜を設けるには、例えば 溶融塩電気めっき法を採ることが望ましい。すなわち、臭化アルミニウム等の非 水溶液（溶融塩）を用いて電気めっきを行い、陰極の前記箔状発熱体の表面にア ルミニウムをめっきする。さらに本考案においては、このようなアルミニウム被 膜の上層部を陽極酸化することにより、絶縁性の酸化アルミニウム被膜に変え、 下層のアルミニウム被膜の上に酸化アルミニウム被膜が設けられた積層構造とす る。

【００１１】 またさらに、前記した箔状発熱体において、アルミニウム被膜との界面付近に アルミニウムの拡散層を形成するには、十分に加熱することにより、被膜を構成 するアルミニウムを発熱体を構成する金属の組織内へ拡散させる方法が採られる 。こうして、界面からの距離に応じてアルミニウムの拡散割合が適当な傾きで減 少し、抵抗金属とアルミニウムとの合金層が形成される。

【００１２】 なお、本考案の面状発熱体においては、前記した酸化アルミニウム被膜の上に 、ポリボロシロキサン、ポリカルボシラン、ポリチタノカルボシランのような有 機金属ポリマーと無機充填剤とを含有する塗料を塗布、焼付けすることにより、 セラミック塗膜を形成することができる。さらに、このようなセラミック被膜の 形成を、ＣＶＤ法（化学的蒸着法）やＰＶＤ（物理的蒸着法）により行うことも 可能であり、抵抗金属からなる発熱体の上に直接セラミック被膜を形成する場合 に比べて、被膜の密着性が良好な耐熱絶縁発熱体が得られる。

【００１３】

【作用】

本考案の耐熱絶縁面状発熱体においては、箔状発熱体の表面に例えば溶融塩電 気めっきにより形成されたアルミニウム被膜が設けられており、その上に、アル ミニウム被膜上層部の陽極酸化による酸化アルミニウム被膜が設けられているの で、複雑な形状を有する箔状発熱体の上にも、周面全体に亘って均一な厚さの絶 縁被膜が形成される。また、発熱体各部の間の距離が狭い場合でも、めっき液が 侵入する隙間さえあれば、十分にアルミニウム被膜および酸化アルミニウム被膜 を順に形成することができる。

【００１４】 また、箔状発熱体のアルミニウム被膜との界面付近に、被膜を構成するアルミ ニウムが発熱体を構成する金属の組織内に拡散し合金化した層が形成されている ので、アルミニウム被膜およびこれが陽極酸化された酸化アルミニウム被膜の密 着性が極めて良好である。

【００１５】 このように本考案の耐熱絶縁面状発熱体においては、箔状発熱体の上に均一な 厚さで密着性に優れた絶縁被膜が設けられているので、部分的な発熱が生じにく く、かつ発熱後の被膜の剥離も生じにくい。また、スペースファクタが良好で大 きな配設スペースを要しない。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基いて説明する。

【００１７】 図１は本考案の耐熱絶縁面状発熱体の一実施例を示す横断面図である。

【００１８】 図において符号５は、ニッケル−クロム合金のような固有電気抵抗が比較的大 きい金属からなる箔状の発熱体を示す。そして、この箔状発熱体５の表面には、 アルミニウム被膜６が溶融塩電気めっき法により形成されており、その上には、 同様に形成されたアルミニウム被膜を陽極酸化することにより、酸化アルミニウ ム被膜７が形成されている。また、前記箔状発熱体５のアルミニウム被膜６との 界面付近には、発熱体を構成する金属へのアルミニウムの拡散層８が形成されて いる。

【００１９】 このように構成される実施例の面状発熱体においては、箔状発熱体５に対する アルミニウム被膜６および酸化アルミニウム被膜７の密着性が極めて良好である うえに、酸化アルミニウム被膜７が均一な厚さを有し、絶縁性が良好である。ま た、耐熱性と放熱性に優れ、部分的な発熱および発熱後の被膜の剥離が生じにく い。

【００２０】 次に、本考案の具体的実施例について説明する。

【００２１】 実施例１ 厚さ 0.2mmのニッケル−クロム合金箔を加工して、図２に示すような櫛の歯形 の発熱体を作製した。この箔状発熱体５の表面に、溶融塩電気めっき法により、 30μm 厚のアルミニウム被膜を形成した後、全体を20℃の温度に保たれた濃度25 重量％の希硫酸中に浸漬し、浴電流 5A/dm² の条件で10分間正の電圧を印加して 、アルミニウム被膜上層部を厚さ約25μm 程度の陽極酸化被膜とした。次いで、 全体を 400℃の酸素気流中で加熱し、前記陽極酸化により形成された酸化アルミ ニウム被膜を乾燥させるとともに、被膜下層部のアルミニウムを、箔状発熱体の ニッケル−クロム合金内に拡散し、これらの合金層を形成した。

【００２２】 実施例２ 溶融塩電気めっき法により形成されたアルミニウム被膜の全厚を 8μm 、陽極 酸化により形成された酸化アルミニウム被膜の厚さを 5μm とした他は、実施例 １と同様にして、絶縁面状発熱体を製造した。次いで、酸化アルミニウム被膜の 上に、ポリボロシロキサン樹脂を主体とする塗料に、酸化アルミニウム粉末を前 記樹脂 100重量部に対して20重量部の割合で配合してなる耐熱性塗料を、常法に より塗布焼付けし、20μm 厚の絶縁被膜を形成した。

【００２３】 次に、実施例１および２でそれぞれ得られた面状発熱体の絶縁破壊電圧を、以 下の条件でそれぞれ測定した。すなわち、通電なしのオリジナルの状態と、箔状 発熱体本体に通電して発熱させることにより、 300℃、 400℃、および 500℃で 300時間加熱した後の各状態において、絶縁破壊電圧をそれぞれ測定した。また 前記条件で加熱した後、絶縁被膜の剥離の有無をそれぞれ調べた。

【００２４】 これらの結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】 表１の結果から、実施例で得られた面状発熱体は、いずれもオリジナル状態で 高い絶縁破壊電圧値を示すばかりでなく、通電加熱後も十分な絶縁特性を示し、 しかも加熱後も絶縁被膜の剥離が全く見られないので、耐熱性に優れていること がわかった。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したように本考案の絶縁面状発熱体においては、箔状発熱体の表面に 、アルミニウム被膜とアルミニウム被膜の陽極酸化による酸化アルミニウム被膜 とが順に設けられ、かつ発熱体とアルミニウム被膜との界面に、アルミニウムの 拡散層が形成されているので、絶縁被膜の密着性に優れており、被膜が剥離しに くい。また、耐熱性および放熱性が良好であり、かつスペースファクターが良く 配設に場所をとらない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の耐熱絶縁面状発熱体の一実施例を示す
横断面図。

【図２】本考案の具体的実施例で使用した箔状発熱体の
平面図。

【図３】従来からの高温加熱用発熱体の構造を示す断面
図。

【図４】従来からの耐熱絶縁面状発熱体の横断面図。

【符号の説明】

１………抵抗発熱線 ２………マイカシート ３、５…箔状発熱体 ４………マイカシートまたはセラミックシート ６………アルミニウム被膜 ７………酸化アルミニウム被膜 ８………アルミニウム拡散層

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 固有抵抗の比較的大きい金属からなる箔
   状の発熱体の表面に、アルミニウム被膜を設けるととも
   に、その上にアルミニウム被膜の陽極酸化による酸化ア
   ルミニウム被膜を設け、かつ前記発熱体の前記アルミニ
   ウム被膜との界面近傍に、前記被膜を構成するアルミニ
   ウムの拡散層を形成してなることを特徴とする耐熱絶縁
   面状発熱体。