JPS60107286A

JPS60107286A - 発熱体の製造法

Info

Publication number: JPS60107286A
Application number: JP21435683A
Authority: JP
Inventors: 正樹池田; 敦西野; 善博渡辺; 将浩平賀
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-11-14
Filing date: 1983-11-14
Publication date: 1985-06-12
Also published as: JPS6259425B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電気絶縁性ホーロ層中に電気発熱素子を一体
に埋設したｌｖ発熱体の製造法に関す楡・もので、暖房
器、調理器、乾燥機器などの電気品イ・ルギーを利用し
た熱源を提供するものである。

従来例の構成とその問題点最近、金属基板にホーロ層を形成し、そのホーロ層表面
に、さらにホーロ層によって発熱素子を被覆して被着し
た、言わゆる発熱素子をホーロ層でサンドイッチにした
発熱体が提案されている。

この発熱体は、発熱素子を被覆するホーロ層が附勢性に
優れるので、１００〜４００°Ｃ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
の特徴を有する。

しかし、この発熱体を実用化するためには、発熱素子と
金属基板との間の電気絶縁特性の課題を解決する必要が
ある。

この種発熱体のように、高温で使用さノする物品には、
電気絶縁抵抗の観点から、金属基板に形成するホーロ層
は、一般に使用されているホーロフリットを用いること
ができない。その理由ぼ、一般に使用されているホーロ
フリットは、フリット中にＮａ２Ｏ，に２０．Ｌｉ２Ｏ
などのアルカリ金属’ｉ２０〜３５重量％含有しており
、このため、２００°Ｃ以上の高温で使用した場合、前
述のアルカリ成分のイオン移動が起こり、絶縁抵抗が著
しく劣化するからである。従って、発熱体を構成するホ
ーロ層は、アルカリ成分が１０Ｍ量％程度以下の低アル
カリフリットもしくは無アルカリフリットで形成する必
要がある。

しかし、前述の低アルカリフリット捷たは無アルカリフ
リソトは、易溶性成分としてすぐれているアルカリ成分
の含有量が少ないため、ホーロ焼成を行っても、ホーロ
としての流動性に乏しく、い°わゆる半残動状態でホー
ロ層が形成されるため、どうしても金属基板中から発生
するガスがホーロ層中にボイドとして存在することにな
る。

電気的特性、特に絶縁耐圧の観点から、このボイドの存
在は重要な意味を持っており、このボイドの大きさ、量
が大であればあるほど、絶縁破壊を起こしやすくなる。

従って、ボイドを少なくできるがどうがか、前述の発熱
体の部品化、量産化が可能がどうかに大いに関係する。

すなわち金属基板から発生するガス成分を少なくできる
かどうかにがかっている。

第１表に示したように、金属基板中には若干の炭素が含
有されており、ホーロ焼成中にＣＯ２ガスとなり、この
ガスによりホーロ層中あるいはホーロ表面にポーイドあ
るいはブリスターの発生となる。

特に前記の発熱体は、ホーロ用ガラスフリットとして、
低アルカリフリットあるいは無アルカリフリソトヲ用い
る関係上、一般ホーロ用フリットに比べ、釉薬の粘性や
表面張力がより大であるため、ＣＯ２ガスに起因するボ
イド、ブリスターの発生がより顕著である。金属基板中
の炭素量の少ない金属基板が使用できれば、ホ−ロ焼中
のボイドの減少、−ｔなわち絶縁耐圧の向上が可能とな
る。

第　１　表発明の目的本発明は、上記のように発熱素子をホーロ層に埋め込ん
だ−Ｖ発熱体において、ホーロ層中に存在するボイドの
問題を解決し、電気的特性、特に絶縁耐圧を改善し、信
頼性、量産性に適した発熱体を提供することを目的とす
る。

発明の構成本発明は、非酸化性雰囲気中で熱処理した金属基板を用
いることを特徴とする。

実施例の説明第１図は本発明による発熱体の基本構成を示す０１は金
属基板で、その両面もしくは片面に第１の絶縁性ホーロ
層２を形成している。３は薄帯状金属発熱素子であり、
これをホーロ層２の表面に設置し、さらに第２のホーロ
層４で被覆することにより発熱素子３をホーロ層２，４
で挾持した構造になっている。

以下、各構成要素について説明する。

（１）金属基材発熱体を構成するホーロ基板の金属基材には、鋳鉄、ア
ルミナイズド鋼、炭素鋼、ホーロ用鋼板、あるいはステ
ンレス鋼板が使用さｎる。

金属基材の種類が選択さ几れば、金属基板は非酸化性雰
囲気炉中で所定の温度、所定の時間、熱処理を施し、金
属基板中の炭素はこの過程で脱炭処理される０熱処理温
度、時間は基材材質、含有炭素量、板厚、形状等から決
定さｎる〇なお、非酸化性雰囲気は、アルゴン、ヘリウ
ム、窒素、水素等が用いらｎる。コスト、量産性、安全
性の観点から、窒素を用いるのが最も好ましい。

（２）電気発熱素子適用できる電気発熱素子は、基本的には薄帯状のもので
ある。発熱素子の表面にホーロ層を完全に被覆する必要
があり、例えばコイル状あるいは厚い帯状の発熱素子を
用いると、それだけホーロ層の膜厚が大となる。それに
より、ホーロ層の密着性が極端に低下し、外的なショッ
クで簡単にホーロ層が剥離し、発熱素子が露出してしま
う。

発熱素子薄帯の厚みは１０〜２００μｍが適当であり、
好ましくは３０〜１００μｍの範囲である０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利用できる。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。発熱素子の膜厚、
パターンは定格電力。

発熱面積、温度分布などを考慮して設定する。

電気発熱素子の材料には各種の電気発熱材を用いること
ができるが、発熱素子の形状などを決定する因子となる
固有抵抗や熱膨張係数が適当な値を有し、しかもホーロ
層との密着性や加工性などに優れたものが選択される。

これらの観点から、２０°Ｃにおける固有抵抗が６０μ
Ω・ｃｍ、　１　ｏｏ”ｃにおける熱膨張係数が１０４
Ｘ１０　ｄｅｇ　のフェライト系ステンレス鋼が最も好
ましい。

０）ホーロ層本発明の発熱体の電気的性質を決定するファクターとし
て、発熱素子と金属基板の間に介在する絶縁ホーロ層の
電気的性質（絶縁抵抗、絶縁耐圧等）が重要なポイント
となる。絶縁抵抗を決定する重要な因子としては、ホー
ロ層の膜厚の他に、ガラスフリットの体積固有抵抗があ
る。それは次の式によって表さｎる。

、８゜Ｒ，：絶縁抵抗 ρッ：体積固有抵抗Ａ：発熱素子面積ｄ：ホーロ層の膜厚ここで、ホーロ層の膜厚は、ホーロ密着性の観点から決
定されるもので、たかだか１００〜５００μｍを向上さ
′せるためには、体積固有抵抗のすぐれたガラスフリッ
トを用いる必要があり、ガラスフリットの選択が重要と
なってくる。前述のように、一般ホーロに用いらｎる高
アルカリのホーロフリットは、体積固有抵抗が小さく使
用することができない。

次に具体的実施例を説明する。

ホーロ層を構成するフリットは、アルカリ成分が５重量
％の日本フリット社製像アルカリ成分ツ）ＸＧ−４を用
いた。

このフリットを第２表のミル配置組成にして、ボールミ
ルでミル引きを２時間行い、スリップとした。

（以　下　余　白）第　２表フリット　１００重量部粘土（９号）　５　〃亜硝酸ソーダ　０．１１水　６ｏ　〃金属基板は大きさ１００Ｘ１００Ｍのホーロ用鋼板を用
いた。第３表に示した種々のガス種の雰囲気炉中に、前
記金属基板を入れ、昇温速度２００’Ｃ／時間で昇温し
、９００°Ｃで２時間保持した後、降温速度２００’Ｃ
／時間で降温し、サンプル基板とした。なお、比較のた
めに、処理を施さないサンフル、エアー中で熱処理を施
したサンプル基板製した。

これらのサンプル基板に、前記スリップをスプレーガン
で約１５０μｍの厚さに塗布し、乾燥後、所定の温度で
５分間焼成を行い、絶縁ホーロ層とした。さらにとのホ
ーロ層上にステンレス鋼５ＵＳ４３０製発熱素子（厚み
二６〇μｍ）を設置し、その上から、さらに絶縁ホーロ
層に用いたホーロスリップをスプレ−ガンで約１５０μ
ｍの厚さに塗布し、乾燥後、所定温度で５分間焼成して
発熱素子被覆ホーロ層とした。

作製した発熱体における発熱素子と鋼板との間の絶縁耐
圧を測定した。

その結果を第３表に示す。ここで、絶縁耐圧は電気用品
取締り法に規定しである絶縁耐圧試験法に準じて測定し
た。

第３表第３表から明らかなように、従来の未熱処理鋼板および
、空気雰囲気中で熱処理した鋼板を用いた発熱体に比べ
て、本発明の非酸化性雰囲気中で熱処理した鋼板を用い
た発熱体は、絶縁耐圧が著しく向上した。

絶縁耐圧の向上した理由を解析するために、それらの断
面を調べた。第２図にその模式図を示した。第２図ａは
熱処理を施さなかった基板を用いて作製した面状発熱体
の断面であり、ｂは非酸化性雰囲気中で熱処理を施した
基板を用いたものである。第２図から明らかなように、
ホーロ層中のボイド５の大きさ、数とも、著しく異なり
、従来用いていた基板でのホーロ層中のボイドの大きさ
、数とも犬であることがわかる。

発明の効〜以上のように、本発明によれば、電気発熱素子と金属基
板間のホーロ層の電気的特性、特に絶縁耐圧を著しく改
善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による発熱体の基本構成を示す断面図、
第２図は従来例と比較した要部の断面模式図である。１・・・・・・金属基板、２・・・・・・第１のホーロ
層、３・・・・・発熱素子、４・・・・・・第２のホー
ロ層。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名手続
補正書ｌ事件の表示昭和ら８年特許願第２１４３５６号２発明の名称発熱体の製造法３補正をする者事件との関係　特　許　出　願　人任　所　大阪府門真市太字門真１００６番地名　称　（
５８２）松下電器産業株式会社代表者　山　下　俊　彦４代理人　〒５７１住　所　大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産
業株式会社内６、補正の内容（１）明細書第２頁第１２行の「アルカリ金属」と［を
２０Ｊとの間に「酸化物」を挿入します。（２）同第６頁第１行の「用いられる。」と「コスト」
との間に「また、真空にしてもよい。」を挿入します。

Claims

【特許請求の範囲】

非酸化性雰囲気で熱処理した金属基板の表面に第１のホ
ーロ層を形成した後、前記ホーロ層上に、第２のホーロ
層によって電気発熱素子を被覆納会することを特徴とす
る発熱体の製造法。