JPS6119086A - 面状ヒ−タ - Google Patents

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 本発明は面状ヒータ、特に高絶縁ガラスフリットからな
るホーロ層を設けたホーロ基板にヒータエレメントを固
着した面状ヒータに関するものであシ、暖阿器、＠理器
、乾燥機器などの電気エネルギーを利用した機器の熱源
を提供しようとするものである。

従来例の構成とその問題点 近年、面状ヒータは機器の薄型化、均一加熱などのニー
ズに合った発熱体として脚光をあびるようになってきた
。しかしながら、面状ヒータの多２へ くけ雲母などの絶縁基板に電熱線を巻回したものを両方
から雲母で挾み込んで鳩目で固定したヒータを放熱板に
接触固定した構造であり、放熱板への熱伝達が悪く、ヒ
ータが封口されていないので耐湿特性に問題があるとと
もに、放熱板とヒータが点接触であるために、極部加熱
の心配があり、ヒータが断線したシ、温度分布が不均一
になるなどの問題があった。これらの問題を解決するた
めに本発明者等は先にホーロ基板にヒータエレメントを
固着した面状ヒータの特許を種々出願したが、その後の
実験の結果、ホーロ基板のホーロ層の性質によって、熱
時絶縁抵抗、絶縁耐力などの電気特性が大きな影響を受
けることが判明した。

特にホーロ基板のホーロ層中にＮａ２Ｏ，に２０．Ｌｉ
２Ｏ。

などのアルカリ成分が存在するとイオンマイグレーショ
ンによって熱時絶縁抵抗が大巾に低下することがあきら
かになり、ホーロ基板のホーロ層の組成を限定する必要
が生じてきた。

発明の目的 本発明はホーロ基板のホーロ層を少なくともＩＦ３・＼ を１〜１５ｗｔ％含む高絶縁ガラスフリットで構成し、
これにヒータエレメントを固着して面状ヒータとするこ
とにより、熱時の絶縁抵抗、絶縁耐力を大ＩＪに改善す
るとともに、温度分布の均一化。

熱伝導の向上、耐湿特性の改善など、従来の問題を解決
した面状ヒータを提供しようとするものである。

発明の構成 本発明の面状ヒータの基本構成は金属基板に高絶縁ガラ
スフリットからなるホーロ層を形成したホーロ基板にヒ
ータエレメントを密着固定した構造であり、ホーロ基板
のホーロ層に特徴がある。

実施例の説明 第１図（２Ｌ）　、　（ｂ）は本発明の一実施例を示す
もので、（２Ｌ）はホーロ用鋼板からなる金属基板１に
高絶縁ガラスフリットからなる絶縁ホーロ層２を一層の
み形成したホーロ基板イにカバーコート３を薄く塗布し
て未乾燥の状態でヒータエレメント４を載置し、ヒータ
エレメント４を一次接着させて、その上からカバーコー
ト３′を塗布する。次いで、乾燥後、カバーコートの性
質に応じて焼成し、ヒータエレメント４を全面にわたっ
て強固にホーロ基板イに密着固定させたものである。

（ｂ）は絶縁ホーロ層を２，２′と二層コーティングし
てホーロ基板イとした。その他１ｄ、ｈと同様である０ 以下、本発明の各構成要素の実施例について詳述する。

くホーロ基板〉 本発明の面状ヒータを構成する重要な要素はホーロ基板
イにある。ホーロ基板イの金属基板１は、アルミニウム
、アルミダイキャスト、鋳鉄、アルミナイズド鋼、ステ
ンレススチール、鉄−クロム鋼、ニッケルークロム鋼、
などが使用され、その選択に当っては使用条件、使用温
度、経済性、基板の形状、加工性などより決定されるが
、本発明の実施例ではホーロ用鋼板を用いた。

次にホーロ基板イの加工方法についてのべる。

第２図にホーロ基板の一般的な加工工程を示す。

金属基板１の前処理工程は、金属に輸送中または５へ−
）゛ 貯蔵中のさび止めのため、あるいは成形工程で塗られた
油や金属酸化物の除去、および絶縁ホーロ層２，２′の
密着を確保するために行なうものであり、絶縁ホーロ層
２，２′の密着強度に大きな影響を与える。絶縁ホーロ
層２，２′は金属基板１の熱膨張率、融点、変態温度な
どを勧業じて、金属基板１に適した物理的性質（熱膨張
率、軟化点１作業温度々と）を有するホーロフリットの
組成を選ぶ必要がある。す々わち、金属基板とホーロ層
の熱膨張率の遠いによるホーロ面の剥離を防止するため
に、金属基板とホーロフリットの熱膨張率を整合させる
必要がある。ホーロ用鋼板の熱膨張率は１２５Ｘ１０−
７／ｄｏ（で、これと整合するホーロフリットの熱膨張
率は８０〜１１０Ｘ１０／ｄθｇである。

本発明に用いる好丑しいホーロフリットについては後述
する。

次にホーロスリップの調整工程であるが、フリットの種
類が決定されれば、フリットの他にミル添加剤、水など
を必要に応じて適量を混合し、ボールミル々どを用いて
、泥状物（スリップ）にする。調整されたスリップを金
属基板（前処理済）に塗布する方法は通常スプレー法あ
るいはディップ法である。乾燥工程は風乾もしくは５０
−１５０°Ｃの乾燥炉を用いて塗布面を乾燥する。次い
で焼成を行う。焼成は所定の温度に設定されたバッチ炉
、あるいは連続焼成炉で行う。

次に本発明の面状ヒータの特徴の第一に上げられるホー
ロフリットについて詳述する。ホーロ基板の絶縁ホーロ
層のホーロフリットは作業温度。

膨張率は勿論のこと電気特性（熱時絶縁抵抗、絶縁耐力
など）などを満足させるものである。好ましいホーロフ
リットの代表的な組成範囲と、その代表的な組成例を第
１表に示す。本発明の面状ヒータを構成するホーロ基板
のポイントは第１表に示すようにＮａ２Ｏ，Ｋ２Ｏ，Ｌ
ｉ２Ｏ，Ｐ２Ｏ５、などのイオン伝導を起こす物質を含
まず、ＫＦを添加したホーロフリットを用いることであ
る。Ｋ　Ｆ　ｌｉ　Ｎａ２Ｏ。

Ｋ２Ｏなどと同様に軟化点、および作業温度を下げる動
きをするとともに膨張係数を大きくする作用もある。ま
たＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏなどと異り、イオン伝第　　　１　
　　表 導性が少ないので、熱時の絶縁抵抗を大巾に向上させる
ことができる。ＫＦの添加量を１〜１５ｗｔ％に限定し
た理由は１％以下では添加効果がほとんど表われず、１
５ｗｔ％を越えると耐湿特性に問題を生じるとともに、
熱時絶縁抵抗が劣化する。その他の成分の働きを概略述
べると、５ｉ０２は、ガラスとしての必須成分であるが
、添加量が増加すると作業温度が高く々ると同時に膨張
係数も小さくなる。ＢａＯＦｉ作業温度を低下させる働
きをする。

００２０３、　ＭｎＯ２、ＮｉＯはホーロ層と金属基板
の密着を高める働きがあるが、フリットのコストを上げ
るので少ない方が経済的である。

以上のように本発明の面状ヒータはホーロ基板の絶縁ホ
ーロ層として少なくともＫＦ’ｉ１〜１５ｗｔ％含むガ
ラスフリットで構成し、これにヒータエレメントを固着
１〜たものである。

〈ヒータエレメント〉 本発明のヒータニレメン１４金属の箔体を所望の形状に
打抜いたものであり、図示はしていないがヒータ部と電
力取り出し端子部とリード線固定９・＼ 部とから構成されている。金属の箔体はＦｅ−Ｏｒ。

Ｆ　ａ　−Ｃｒ−ムｌ、Ｎｉ−０ｒ、ステンレスなど抵
抗体となり得るものであれば良いが、Ｆｅ　−Ｃｊｒ　
、　Ｆａ−Ｃｒ−ムｌカどの電熱用合金は体積抵抗率は
高いが、延性にとぼしく、２００）１ｍ以下の箔体化が
困難である。

特に面状ヒータとしては加工性などを考慮すると板厚が
１００７Ｉｎ内外のものが好ましく、したがってＮｉ−
０ｒ系の電熱用合金、あるいＦｉ、５ｕＳ−４３０系、
５ｕＳ−３０４系、のステンレススチールなど伸び率の
大きな材料が適している。また、ホーロ基板、カバーコ
ートとの整合性を考慮するとＮｉ−０ｒ系、およびＳｕ
Ｓ　４３０系のステンレスが最も適していた。

〈カバーコート〉 カバーコートの役割はヒータエレメントをホーロ基板に
強固に固着させるとともに、熱時の絶縁性の確保、およ
び耐熱性を付与することである。

したがって本発明に適用できるカバーコートは、無機質
でヒータエレメントの熱膨張係数に適合できるものであ
る。

本発明では耐熱接着剤、およびホーロについて検討を行
なった。その結果としてホーロ層が熱膨張係数、耐熱性
、電気的特性、などの観点から優れていた。

第３図は第１表の代表的な組成例にもとづいてホーロ層
を形成したホーロ基板にヒータエレメントを固着した本
発明の面状ヒータとホーロ基板のホーロ層をチタン乳白
フリットを用いて作成したもの（従来例）を体積抵抗率
と温度の関係（ＴＣＲ特性と呼ぶ）において比較したも
のである。第３図から明らかなように本発明の面状ヒー
タは熱時の体積抵抗率（ホーロ層の膜厚とヒータエレメ
ントの面積と体積抵抗率を加算すると絶縁抵抗になる）
が従来のものに比較して３ケタ向上している。

絶縁耐力については第１図（ａ）に示した絶縁ホーロ層
が一層のものより同図（ｂ）に示した二層コーティング
のものの方が優れていた（二層コーティングの方がピン
ホールが少ない）が、二層コーティングしたもので従来
例と本発明品を比較すると従来例のものが５００ＶＩ分
程度であったものが本１１ｔ・−ノ 発明の面状ヒータば１５００ｖ１分に耐えることも明ら
かになった。（定格１００Ｖ　、４００Ｗ　。

サンプル数ｎ−１０で比較） 発明の効果 以上のように本発明の面状ヒータは電気特性を従来に比
して大巾に向上させることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本発明の一実施例を示す断面図、第２図
はホーロ基板の一般的な加工工程を示すブロック図、第
３図は実施例の効果を示すＴＣＲ特性の比較データを示
すグラフである。 イ・・・・・・ホーロ基板、１・・・・・・金属基板、
２．ｄ・・・・・・絶縁ホーロｉ、３　、３’・・・・
・・カバーコート、４・・・・・ヒータエレメント。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも、ＫＦを１〜１５ｗｔ％　含む高絶縁ガラス
   フリットからなるホーロ層を設けたホーロ基板にヒータ
   エレメントを固着してなる面状ヒータ。