JPS62110288A

JPS62110288A - 面状発熱体

Info

Publication number: JPS62110288A
Application number: JP25128485A
Authority: JP
Inventors: 正雄牧; 磯谷　守
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-11-08
Filing date: 1985-11-08
Publication date: 1987-05-21

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、電気エネルギーを利用する面状発熱体に関す
るもので、暖房器、調理器、乾燥機などの熱利用機器の
熱源、とくに輻射加熱源？提供するものである。

従来の技術従来の面状発熱体の多くは、マイカなどの絶縁基板に電
熱線を巻回した構造のものが用いられている。

また最近では、アルミナ等の基（才に銀などの導電ペー
ストを用いて、導電パターンを形成シ、セラミック被覆
して焼結した面状発熱体もある。

更には、ホウロウ用金属基板にホウロウ層によって波頂
して面状発熱導電体を結合した面状発熱体が提案されて
いる。（例えば「特開昭６０−２５１７６号公報」）その他、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などのフィル
ムの間に導電パターンをサンドインチ状に形成し、これ
（ｉｌ−ラミネートして用いる発熱体などがある。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、従来の技術では、以下のような問題があ
った。

マイカヒータの場合は、ヒータとマイカとの接触が悪く
なるとヒータが空焼きとなり高温となって断線し易いこ
と。更には、ヒータが封口されていないため、耐湿性に
問題があった。またマイカ自体の熱伝導が低いため、ヒ
ータ温度が高温になり、劣化し易いという問題があった
。

またアルミナなどを用いるセラミックヒータの場合には
焼結温度が高く、接点材料の酸化・溶融などにより、Ｔ
ｉ、極の取出しに問題があった。また発熱体の熱容量が
大きいため、温度の立上がりが遅いなどの欠点があった
。

更にホウロウヒータの場合には、ホウロウ層の電気絶縁
性の観点からすると、ホウロウ層を緻密に、Ｎａ、にな
どのアルカリ分を少なく、ホウロウ層の厚みを厚くする
ことが望ましいが、これは耐熱性の而からは、１岨熱性
が低下する方向となり、両者のバランスを考慮すると、
３００℃以との高温での（走用は困難であった。

またシリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などのフィルムを
用いるヒータの場合には、耐熱温度が２５０℃程度であ
り、その寿命特性にも問題があった。

従来の面状発熱体の場合、輻射体まで含めて構成を検討
された例は、はとんどない。

本発明の目的は、３００℃以Ｅの温度域において、信頼
性が高く、赤外線輻射特性に優れ、輻射面自身の各種の
汚れに強く、加熱特性が良好でかつ安価な面状発熱体を
提供することにある。

問題点を解決するだめの手段と記問題点を解決するために、本発明は、発熱導電体を
、ポリボロシロキサン樹脂およびＣ＆、Ｍｇ、　Ｓ　ｉ
、　Ａ／、　Ｔ　ｉの群から選定した元素の酸化物、炭
化物、窒化物の１種以上を含む被覆層の間に固定して、
金属基板に結合して用いる。面状発熱体による加熱面の
輻射を良好にするため、面状発熱体素子の金属板を介し
た裏面に、ポリボロシロキサン樹脂およびＦｅ％Ｎｉ、
Ｃｏ％Ｍｎ、　Ｃｕ、　Ｃｒ　　の群から選定した１種
以上の元素の酸化物、もしくは複合酸化物オヨびＺｒＯ
２、ＴｉＯ２、Ａ＃２０３の群から選定した１種以上の
化合物およびＡ　Ｂ　Ｏ３なるペロブスカイト型複合酸
化物より成る被覆を形成する。

但シ、Ａ−ランタノイド元素、アルカリ土類金属元素の
１種以上Ｂ　＝　Ｃｏ、Ｍｎ％Ｆｅの１種以上作　　　用本発明はと記の構成により、優れた面ヒータを得ること
ができる。すなわち、ポリボロシロキサン樹脂は、耐熱
性に優れ、体■ｉ固有抵抗率が常温で１０１’Ｑ−Ｃｍ
−５００℃で１０１３Ω・ｃｍでであり、絶縁破壊電圧
も５０〜８０ＫＶ／ｍｍと優れた？ＩＸ、’Ｘ絶縁性を
有している。これに、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａ５．Ｔｉの
甫から選定した元素の酸化物、炭化物、窒化物の１種籾
Ｅを添加することで、電気絶縁性はほとんど変化なく熱
伝導性を改善できる。

面状発熱体素子の金属板を介した裏面に、ポリボロシロ
キサン樹脂およびＦｅ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｍｎ、　Ｃ
ａ。

Ｃｒの群から選定した１種以上の元素の酸化物、もしく
は複合酸化物およびＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の
群から選定した１種以上の化合物およびＡＢＯ３なるペ
ロブスカイト型複合酸化物但し、Ａ−ランタノイド元素、ア／レカリ土類元素の１
種以上Ｂ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅの１種以上より成る被覆全形成することで、赤外線の輻射率が高く
、有機物の酸化分解能の高い放射面が得られる。

Ｆａ％Ｎｉ、　Ｃｏ１Ｍｎ、　Ｃｕ、　Ｃｒの群から選
定した１種以上の元素の酸化物、もしくは複合酸化物は
、有色化合物であり、近赤外線領域に大きな吸収係数を
有する。また、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、’Ｌｇ２０３の群
から選定した１種以上の化合物は、遠赤外線領域に大き
な吸収係数を有する。ポリボロシロキサン樹脂は赤外線
領域では低屈折率である。したがってこの被層はほとん
ど黒体に近い赤外線輻射体となる。

また、Ａ　Ｂ　Ｏ３なるペロブスカイト型複合酸化物は
、優れた酸化触媒能を有する。とくに炭化水素類の完全
酸化能力が優れている。

ベロゲスカイト型複合酸化物はポリポロシロキサン系樹
脂中に分散させる場合、反応して変化することなく、触
媒活性の高い状態のまま被覆内で分散する。そこで、こ
の面を輻射体として、加熱や、乾燥の目的で用いるとほ
ぼ黒体に近い輻射特性を示すとに、乾燥や加熱に伴って
輻射面に有機物が付着しても、この有機物を完や酸化し
て、輻射面を常に汚れの少ない状態を保ち得る。

実施例以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の面ヒータの断面図である。

第１図において、１が金属基板で、鉄、表面処理鋼、ス
テンレスなどを用いる。１のとに、４の発熱導電体を２
のポリボロシロキサン樹脂および３のＣａ、Ｍｇ、Ｓｉ
、Ａ６．Ｔｉの群から選定した元素の酸化物、炭化物、
窒化物の１種線Ｊ：’を含む被覆層に固定して用いる。

本発明に使用し得る発熱導？Ｅ体としては、アルミニウ
ム、銅、ニッケル、銀、ステンレス、鉄および合金など
があシ、蛇行状、渦巻き状などの所望の形状に形成でき
る箔などがある。

更に、ポリボロシロキサン樹脂としては、ケイ素、酸素
、ホウ素を主要骨格とする高分子化合物はどれも用いる
ことができる。しかしながら、耐熱性などの点から、と
くに、ジメチルシリコンオイルやフェニルシリコンオイ
ルのようなシリコンオイＩＶを溶媒とし、ジフェニルジ
ヒドロキツノランやジメチルジヒドロキシシランのよう
なヒドロキシシラン、及びホウ酸化合物を縮重合させて
得られた重合体を用いることが望ましい。

尚被覆の形成は、ポリボロシロキサン樹脂ｔＮ−メチル
ピロリドン、ジメチルアセトアミドなどの溶剤中に溶解
させ、これに、Ｃａ、　Ｍｇ、　Ｓ　ｉｓ　Ａ６、Ｔｉ
の群から選定した１種以りの元素の酸化物、炭化物、窒
化物の１種以Ｊ：１に分散機で分散させて得た塗料を用
いて、スプレー、ロールコートなどの方法で基材上に塗
布し発熱導電体をはさみ込んだ状態で焼成することによ
り行なわれる。

ポリボロシロキサン樹脂に対する充填剤の添加量は５ｗ
ｔ噛〜５０ｗｔ１＋の範囲が望ましい。５ｗｔφ以下の
場合には、塗膜としてのいんぺい性が悪く、５０ｗｔ９
６以上となと塗膜のピンホールが増加し、絶縁性が低下
する。１０〜２０　ｗ　ｔ　％の範囲が最良である。

史に裏面に、５のＦ　ａ％Ｎｌｓ　Ｃｏｓ　Ｍｎｓ　Ｃ
ｕｓ　Ｃｒの群から選定した１Ｂ以との元素の酸化物、
もしくは複合酸化物および６のＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａ
６２０３の群から選定した１種以丘の化合物および７の
Ａ　Ｂ　Ｏ３なるベロゲスカイト型複合酸化物但し、Ａ
＝ランタノイド元素、アルカリ土類金属元素の１種以上Ｂ−Ｃｏ　ｓ　Ｍ　ｎ　ｓ　Ｆ　ｅの１種以上および２
のポリボロシロキサン樹脂より成る被覆を形成する。

この被覆も、先の絶縁Ａ’Ｊと同様、塗料化したものを
基材丘に塗布、焼成して形成する。

ポリボロシロキサン樹脂に対するＦ＠％　Ｎｉｓ　Ｃｏ
５Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒの群から選定した１種以上の元素の
酸化物または複合酸化物の割合は重量比で１／４〜１／
１の範囲、ＺｒＯ２、Ａ＃２０３、ＴｉＯ２の群から選
定した１種以りの化合物のポリボロシロキサン樹脂に対
する配合割合は、重量比で１／２〜３／２の範囲が望ま
しい。更にペロブスカイト型複合酸化物の配合割合は、
重量比で塗膜中の５〜２０ｗｔチの範囲が望ましい。

５弔以下では、触媒効果が低下し、２０チ以北では触媒
効果がほとんど差がなくなるためである。

この構成で、塗膜は面ヒータの加熱時にほぼ擬似黒体と
しての輻射性能を示す。ベロゲスカイト型複合酸化物は
表面に露出して、有効な完全酸化触媒効果を示す。

塗膜の色は黒色で、まだ汚れ跡も目立ち難い。

次に具体的実施例について説明する。

ポリボロシロキサン樹脂として、昭和電線電纜（株）の
「無機ポリマーＳＭＰ−３２Ｊ’に用いた。

これは、ポリボロシロキサン樹脂の４０　ｗ　ｔ　＊　
Ｎ　−メチｌレビロリドン溶液である。当バインダー：
１００重量部に、ＭｇＯ；　９重量部を分散させ、絶縁
塗料を調合した。

基材として、アルミニウムメッキ鋼板を用い、この北に
、１５０μｍの膜厚で絶縁塗料を塗布、焼成したのち１
１００７ｚの板厚で、約８Ωに回路形成した発熱素子の
５ＯＳ４３０の箔を置き、史に１５０１ｚｍの膜厚で絶
縁塗料を塗布、焼成して面ヒータを製作した。焼成は、
１５０℃で１０分後、４００℃で３０分焼成した。

尚、裏面には「無機ポリマーＳＭＰ−３２Ｊを１００重
毒部、ＺｒＯ２：３０重量部、Ａｅ２０３　：２０重量
部、Ｆｅ、　Ｍｎｓ　Ｃｕ系複合酸化物：２０重量部を
、Ｌａ□、ＢＳｒｏ２Ｃｏ○３：２ｏ重量部をトルエン
：１８０重量部とともに分散した塗料を約２０ｔＬｍの
膜厚で同様の条件で塗布焼成した。

この試料について、金属基板と発熱導電体間の′１１ｙ
λ絶縁性金室温および５００℃で測定した。その結果、
室温で絶縁抵抗が２ｘ　１０９　（Ω）以上、絶縁耐力
が１．８　ＫＶ、５００℃で絶縁抵抗が８．６×１０６
（Ω）、絶縁耐力が１．５　ＫＶであった。

また、輻射面の赤外線放射率は０．９４であった。

また、加熱面を４００℃に加熱し、２ｔｔ／）のサラダ
油を添加して、表面の汚れ跡を観察したが、１〜２秒で
汚れは跡かたもなく浄化された。

発明の効果以とのように本発明の面状発熱体は、５００℃と高温で
の電気絶縁性に優れている。

しかも、薄型であるため、熱容量も少さく、温度の立上
がりが早いという利点を持っている。

４００〜５００℃での高温での使用が十分可能である。

輻射特性が優れているだめ、輻射加熱の多くの分野で適
用可能であり、使用時の有機物による表面の汚れが防止
されるため、いつも清浄な表面状態で輻射特性の経時変
化がなく、安定である。

などのような多くの利点を有している。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例における面状発熱体の断面図であ
る。１・・・・・・金属基板、２・・・・・・ポリボロシロ
キサン樹脂、３−Ｃａ、　Ｍｇ、　Ｓｔ、　Ａｆｆ、　
Ｔｉの群から選定した元素の酸化物、炭化物、窒化物の
１種以上、４・・・・・・発熱導電体、５・・・・・・
Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｍｎ、　Ｃｕ。Ｃｒの群から選定した１種以上の元素の酸化物もシくハ
複合酸化物、６・・・・・・ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａ　
（！　２０３のＩｎから選定した化合物、７・・・・・
・ベロブヌカイト型複合酸化物１、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属基板に結合した、ポリボロシロキサン樹脂お
よび、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉの群から選定した
元素の酸化物、炭化物、窒化物の１種以上を含む被覆層
の間に固定した発熱導電体を有する面状発熱体。
（２）面状発熱体素子の金属板を介した裏面に、ポリボ
ロシロキサン樹脂およびＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃａ
、Ｃｒの群から選定した１種以上の元素の酸化物、もし
くは複合酸化物およびＺｒＯ＿２、ＴｉＯ＿２、Ａｌ＿
２Ｏ＿３の群から選定した１種以上の化合物およびＡＢ
Ｏ＿３なるペロブスカイト型複合酸化物より成る被覆を
形成して成る特許請求の範囲第１項記載の面状発熱体。但し、Ａ＝ランタノイド元素、アルカリ土類金属元素の
１種以上Ｂ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅの１種以上