JPS6119087A - 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
るものであり、暖房器−調理器。

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、均一加熱々どのニー
ズに合った発熱体として脚光をあびるように々つてきた
。しかしながら、面状ヒータの多くは雲母などの絶縁基
板に電熱線を巻回したものを両面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、また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
タが断線したり、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研究の結果、ヒータエ
レメントの構成により、設計の柔軟性（同一面積におけ
るＷ密度。

電流密度、容量値の設定中など）、表面の温度分布、端
子の取り出し構造、加工性、経済性などに大きな影響を
受けることが判明し、ヒータエレメントの構成を限定す
る必要が生じてきた。

特にヒータエレメントはホーロ基板に密着固定する過程
で、全面にわたって密着を確保するととが重要である。

Ｗ密度、電流密度が高い場合、ヒータエレメントが一部
でも浮いているとそこだけが極部加熱して、断線するこ
とがあるので、ヒータエレメントの構成は面状ヒータに
とって重要な要素となる。

発明の目的 本発明は金属の箔体を綱目状の平滑な面に仕上げたヒー
タエレメントをホーロ基板に密着固定することにより、
設計の柔軟性を確保しながら、温度分布の均一化、熱時
の絶縁抵抗、絶縁耐力の向上、熱伝導の向上、耐湿特性
などの改善も合わせて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の箔体を綱目状の
平滑な面に仕上げたヒータエレメントを、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
基板にカバーコートで密着固定した構造であり、ヒータ
エレメントに特徴がある。

実施例の説明 第１図は本発明の面状ヒータの一実施例を示すもので、
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。乾燥後、カ
バーコート３．３’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。以下本発明の面状ヒータの各構成
要素について詳述する。

くヒータエレメント〉 本発明の面状ヒータを構成する重要な要素は、ヒータエ
レメントにある。

第２図は本発明の面状ヒータのヒータエレメントの一実
施例を示すもので、（＆）は金属の箔体を網目状に加工
したヒータエレメントの原版である。

第３図にその要部拡大図を示す。網目状の加工方法は、
第３図のようにムの切込みを交互に入れながら、Ｆ方向
へ順次加工して行く。Ｆ方向に引張り力が加わるのでΣ
の部分が変形し、平坦度が々くなる。しだがってこのま
＼ではホーロ基板への密着が確保できないので、レベリ
ング加工を施して、ホーロ基板との接触面を平滑な面に
仕上げる。

網目加工上の留意点は、ヒータとしての特性。

特に抵抗値のバラツキを少なくするために、切込み巾Ａ
、送りピッチＢ、ひきのばし代Ｃ９は精密に制御する必
要がある。加えて、ホーロ基板との密着を確保するため
にレベリング加工にも注意を要する。網目５の数は設計
にもとすいて決定されるものであり、任意に設定するこ
とができる。

第２図（ｂ）は電力取り出し端子６をａにスポット溶接
で固定した状態を示し、同図（Ｃ）は所定のパターンに
形成したものでＧの部分（シャ線部分）を切断したもの
である。Ｇの部分を切断することは所定の抵抗値を得る
ことの他に、抵抗値の修正を可能にするためである。抵
抗値は網目状の加工に加えて金属箔の板厚のバラツキな
どにより大きくばらつく。

したがって、抵抗値のバラツキをある範囲内に収めよう
とすれば修正をしなければならない。

本発明によれば、Ｇの切込みを調整することにより可能
となる。つまり、Ｇを切断後に残る網目７の数を調整す
ることにより対応できる。

金属の箔体はＦｅ　−Ｏｒ　、　Ｆａ−Ｃｒ−人７！、
　Ｎｉ−Ｏｒ＋ステンレススチール、など抵抗体と々り
得るものであれば良いが、Ｆｅ　−Ｃｒ　、　Ｆｅ−０
ｒ−ムｌ、などの電熱用合金は体積抵抗率は高いが延性
に乏しく、状ヒータとしてはホーロ基板との密着性々ど
を考慮すると板厚が、１００μｍ内外のものが好ましく
、したがって、Ｎｉ　−Ｃｒ系の発熱用合金、あるいは
５ＵＳ−４３０系、５ＵＳ−３０４系ノステンレススチ
ール々ど、伸び率の大きな材料が適している。寸だ、ホ
ーロ基板、カバーコートの整合性を考慮するとＭｉ−Ｃ
ｒ系、および５ＵＳ−４３０系のステンレスが最も適し
ていた。

くホーロ基板〉 ホーロ基板イの金属基板１は、アルミニューム。

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−１０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４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の密
着強度に大きな影響を与える。

絶縁ホーロ層２は金属基板１の熱膨張率、融点。

変態温度などを勘案して、金属基板１に適した物理的性
質（熱膨張率、軟化点２作業温度々ど）を有するホーロ
フリットの組成を選ぶ必要がある。

すなわち、金属基板とホーロ層の熱膨張率の違いによる
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１２５　Ｘ　１０　／１．ｇで、これと整
合するホーロフリットの熱膨張率は本発明に用いる好ま
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、ボールミルなどを用いて
、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６０
〜１６σＣ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−表に示す。

９ヘー／ 第−表 本発明の面状ヒータを構成するホーロ基板ノホイントは
第−表に示すようにＮａ２Ｏ＋　Ｋ２Ｏ＋　Ｌｉ、、Ｏ
。

Ｐ２Ｏ５，などのイオン伝導を起こす物質を含まず、Ｋ
Ｆを添加したホーロフリットを用いることである。ＫＦ
はＮａ２０　＋　Ｋ２　”Ｃどと同様に軟化点、および
作業温度を下げる働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Ｎａ２０　ＨＫ　２０などと異り
、イオン伝導性が少ないので、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１〜１６ｗ１
％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１５ｗｔ％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、８１０２１ｔｉ、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なると
同時に膨張係数も小さくなる。ＢａＯは作業温度を低下
させる働きをする。　００２０５　＋　ＭｎＯ２，Ｎｉ
Ｏ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
。

１１　　、え− 〈カバーコート〉 カバーコート３．３′の役割はヒータエレメントをホー
ロ基板イに強固に固着させる手段であるとともに熱時の
絶縁性の確保、および耐熱性を付与することである。ま
たヒータエレメントからホーロ基板への熱伝導をスムー
ズに行うことも含まれる。したがって本発明で適用でき
るカバーコートは無機質でヒータエレメント、およびホ
ーロ基板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。

発明の効果 以上のような構成からなる本発明の面状ヒータは以下の
ような効果を有する。

（１）金属の箔体を網目状の平滑な面に仕上げたヒータ
エレメントを用いることにより、■抵抗値のバラツキを
調整できる。■抵抗値の設定は板厚ｔ・送りピッチＢ、
切込み巾ム、引張り代Ｃを任意に設定できるので、自由
に選択できる。

■ホーロ基板に対してヒータニレメントラ全面にわたっ
て密着固定できるので温度分布の均一化が可能となると
ともにヒータの断線がないので、長寿命の面状ヒータを
得ることができる。

（２）高絶縁ガラスフリットからなるホーロ層を設けた
ホーロ基板と組合わせることにより、熱時絶縁抵抗、絶
縁耐力などの電気特性を向上させるとともに面状ヒータ
の耐熱温度を高めることができる。

（３）面状ヒータの生産性が向上できるのでコスト的に
安くなる。

（４）　　ヒータエレメントの材料は従来の半分以下に
節約できる。など数々の特徴を有し、工業的価値の高い
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の面状ヒータの基本構成を示す断面図、
第２図（ａ）〜（０１はヒータエレメントの実施例の平
面図、第３図はヒータエレメントの要部拡大図、第４図
はホーロ基板の一般的な加工工程を１３ペ−レ 示すブロック図である。 イ・・・・・・ホーロ基板、１・・・・・・金属基板、
２・・・・・・絶縁ホーロ層、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 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属の箔体を綱目状の平滑な面に仕上げたヒータエレメ
   ントをホーロ基板に密着固定してなる面状ヒータ。