JPS62168376A - Panel heater - Google Patents

Panel heater

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JPS62168376A
JPS62168376A JP915086A JP915086A JPS62168376A JP S62168376 A JPS62168376 A JP S62168376A JP 915086 A JP915086 A JP 915086A JP 915086 A JP915086 A JP 915086A JP S62168376 A JPS62168376 A JP S62168376A
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JP
Japan
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heating element
heat
polytitanocarbosilane
base material
metal
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Pending
Application number
JP915086A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
守 礒谷
正雄 牧
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62168376A publication Critical patent/JPS62168376A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

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、特に輻射加熱源を提供するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a sheet heating element that utilizes electrical energy, and is suitable for use as a heat source for heat utilization equipment such as space heaters, cookers, and dryers, particularly as a radiant heating source. This is what we provide.

特に詳しくは、蛇行状、渦巻き状など所望回路状に形成
した面状発熱体を耐熱性プリプレグに取付けた加熱圧着
した面状発熱体K +3!Jするものである。
In particular, the planar heating element K + 3! is a sheet heating element formed in a desired circuit shape such as a meandering shape or a spiral shape, which is attached to a heat-resistant prepreg and bonded under heat. J.

従来の技術 従来の技術の多くは、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。
BACKGROUND OF THE INVENTION Most conventional technologies use a structure in which a heating wire is wound around an insulating substrate such as mica.

また最近では、アルミナ等の陶磁器質焼成ブロック中に
、導電回路を所望形状に埋設した面状発熱体もある。
Recently, there are also planar heating elements in which a conductive circuit is embedded in a desired shape in a ceramic fired block such as alumina.

更には、ホクロク用金属基板にホウロク層によって被覆
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。
Furthermore, a planar heating element has been proposed in which a metal substrate for an enamel is coated with an enamel layer and a planar heating conductor is bonded thereto. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-25176.

その他、この種の面状発熱体としては蛇行状、渦巻き状
等の所望回路形状に形成した、アルミニウム、銅、ニッ
ケル、ステンレススチール、鉄等の面状金属発熱体の片
面若しくは両面にポリエステIしフイIレム、ポリイミ
ドフィルム、ポリカーボネートフィルム等の合成樹脂絶
縁フィルムを接若したものが広く採用されている。
In addition, this type of sheet heating element includes polyester I on one or both sides of a sheet metal heating element made of aluminum, copper, nickel, stainless steel, iron, etc., which is formed into a desired circuit shape such as a serpentine or spiral shape. Films with synthetic resin insulating films attached, such as fibers, polyimide films, and polycarbonate films, are widely used.

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、以下のような問題点が
あった。
Problems to be Solved by the Invention However, the conventional technology has the following problems.

マイカヒータの場合は、電熱線を基板に巻回するのに手
間がかかる上に、マイカと電熱線との接触が悪くなると
電熱線が空焼きとなり高温になり断線し易いこと。また
、電熱線が封口されていないため、耐熱性に問題があっ
た。またマイカ自体の熱伝導率が低いため、ヒータ温度
が高温となり、劣化し易いという問題があった。
In the case of mica heaters, it takes time and effort to wind the heating wire around the board, and if the contact between the mica and the heating wire deteriorates, the heating wire becomes dry and becomes hot, making it easy to break. Furthermore, since the heating wire was not sealed, there was a problem with heat resistance. Furthermore, since the thermal conductivity of mica itself is low, the heater temperature becomes high and there is a problem that it is easily deteriorated.

また陶磁器を用いるヒータの場合には、陶磁器焼成ブロ
ックの機械的強度が低いため厚みが厚くなって熱容量が
大きくなるため、速熱性が悪く、また焼結温度が高いた
め、接点材料の酸化・溶融などにより、電極の取出しに
問題があった。
In addition, in the case of a heater using ceramics, the mechanical strength of the ceramic firing block is low, so the thickness increases and the heat capacity increases, resulting in poor heating speed and high sintering temperature, which causes oxidation and melting of the contact material. There were problems with taking out the electrodes.

更にホウaクヒータの場合には、その製造法が極めて複
雑で手間がかかる上に、ホウロク層の電気絶縁性の観点
からすると、ホウロク層を緻密に、Na、になどのアル
カリ分を少なく、ホウaり層の厚みを厚くすることが望
ましいが、逆に1耐熱性の而では、耐熱性が低下する方
向となり、両者のバランスを考慮すると300°C以上
の高温での使用は困難であった。
Furthermore, in the case of enamel heaters, the manufacturing method is extremely complicated and time-consuming, and from the viewpoint of the electrical insulation properties of the enamel layer, it is difficult to make the enamel layer dense, with less alkali content such as Na, and borosilicate. It is desirable to increase the thickness of the abrasion layer, but on the other hand, if the heat resistance is 1, the heat resistance tends to decrease, and when considering the balance between the two, it is difficult to use it at high temperatures of 300°C or higher. .

また、シリコン樹脂、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、その使用温度が絶縁フィルム
の耐熱温度に左右されてしまうところから、例えば25
0°C以上に発熱させた場合は絶縁フィルムに損傷をき
たす欠点があった。
In addition, in the case of heaters using films made of silicone resin, polyimide resin, etc., the operating temperature depends on the heat resistance temperature of the insulating film, so for example 25
If the heat is generated above 0°C, the insulating film may be damaged.

本発明は、かかる従来の問題点を解消するもので金属発
熱体素子を二枚のシート間で加熱圧着することで、40
0〜500°Cの表面温度にて十分使用が可能であり、
薄型かつコンパクトな面状発熱体を提供することを目的
としている。
The present invention solves these conventional problems by heat-pressing a metal heating element between two sheets.
Can be used sufficiently at surface temperatures of 0 to 500°C,
The purpose is to provide a thin and compact planar heating element.

また、生産性に優れ、焼成時にも比較的、煙の発生が少
なく安価に製造できる面状発熱体を提供することも本発
明の目的である。
Another object of the present invention is to provide a planar heating element that has excellent productivity, generates relatively little smoke during firing, and can be manufactured at low cost.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明は、多孔性耐熱基
材に、ポリチタノカルボシランを含浸させた二枚のシー
トの間に、金属発熱体素子を加熱圧着して用いることを
特徴としている。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a porous heat-resistant base material with a metal heating element between two sheets impregnated with polytitanocarbosilane. It is characterized by being heat-pressed and used.

°作 用 上記構成により、優れた高温用面ヒータが得られる。本
発明に使用し得る金属発熱体素子としては、アルミニタ
ム、銅、ニッケル、ステンレススチール、鉄及び合金等
があり、蛇行状、渦巻き状等の所望の形状に形成できる
箔等がある。
°Function The above configuration provides an excellent high-temperature surface heater. Metal heating elements that can be used in the present invention include aluminum, copper, nickel, stainless steel, iron, alloys, etc., and foils that can be formed into desired shapes such as meandering and spiral shapes.

ここで、本発明における多孔性耐熱基材としては、ガラ
ス、グラファイト、シリカ、アルミナ、炭化ケイ素、マ
イカその他無機物の繊維、不織布、テープ、ペーパー等
耐熱性に優れたものを用いることができる。
Here, as the porous heat-resistant base material in the present invention, materials having excellent heat resistance such as glass, graphite, silica, alumina, silicon carbide, mica, and other inorganic fibers, nonwoven fabrics, tapes, and papers can be used.

これ等の基材のかさ密度は、0.2〜o、sy/−の範
囲のものを用いるのが望ましい。かさ密度が0.2より
小さくなると加熱EE着が困難となり、05を越えると
含浸性が悪くなるためである。
It is desirable to use a bulk density of these base materials in the range of 0.2 to o, sy/-. This is because if the bulk density is less than 0.2, heating EE adhesion will be difficult, and if it exceeds 0.5, the impregnating property will be poor.

ポリチタノカルボシランは、ジメチルジクロロシランの
脱塩素重縮合反応により合成されるポリジメチルシラン
に、ジフェニルジクロロシランとホウ酸の重縮合により
得られるポリボロジフェニルシロキサンと呼ばれる半無
機ポリマーとチタン化合物とを加熱重縮合させて得られ
る。
Polytitanocarbosilane is made by combining polydimethylsilane, which is synthesized by the dechlorination polycondensation reaction of dimethyldichlorosilane, with a semi-inorganic polymer called polyborodiphenylsiloxane, which is obtained by polycondensation of diphenyldichlorosilane and boric acid, and a titanium compound. Obtained by heating and polycondensing.

ポリチクノカルポンランは、主としてカルボシラン骨格
から成るポリカルボシラン部分がチタン化合物によって
架橋重合された有機金属架橋重合体であり、 !。
Polytychnocarponran is an organometallic crosslinked polymer in which a polycarbosilane moiety mainly consisting of a carbosilane skeleton is crosslinked and polymerized with a titanium compound. .

−S i −CH2− 1Tiの官能基数1〜4 「 の様な基本構造単位から成っている。-S i -CH2- Number of functional groups in 1Ti: 1 to 4 " It consists of basic structural units such as.

このポリチタノカルボシランは有機溶媒に容易に溶解す
るため、溶解させた状態で用いる。
Since this polytitanocarbosilane is easily dissolved in an organic solvent, it is used in a dissolved state.

また本発明において、このような耐熱性基材にポリチタ
ノカルボシランを含浸させたものの加熱乾燥温度は、2
00〜300°Cが好ましく、その理由はポリチタノカ
ルボシランの加熱乾燥が不十分な場合も過度に加熱乾燥
した場合にも自己接着性および基材への接着性が悪くな
るためである。
In addition, in the present invention, the heat-drying temperature of such a heat-resistant base material impregnated with polytitanocarbosilane is 2.
The temperature is preferably 00 to 300°C, because if polytitanocarbosilane is insufficiently heated or dried excessively, its self-adhesiveness and adhesion to the substrate will deteriorate.

ポリチタノカルボシランを含浸させた多孔性耐熱基材を
250°Cで1時間加熱乾燥した後、800℃まで加熱
した時の重量減少率は30’%であった。
The porous heat-resistant base material impregnated with polytitanocarbosilane was dried by heating at 250°C for 1 hour, and then heated to 800°C. The weight loss rate was 30'%.

これに対して、ポリボロシロキサンを含浸させた多孔性
#熱基材を250 ’Cで1時間加熱乾燥した後、80
0°C−1:で加熱した時の重量減少率は50悌であっ
た。
On the other hand, a porous #thermal substrate impregnated with polyborosiloxane was heated and dried at 250'C for 1 hour, and then
The weight loss rate when heated at 0°C-1 was 50°.

更にこの面状発熱体の片面または両面にポロシロキサン
重合体又はポリチタノカルボシランヲ主成分とする有機
ケイ素重合体および、白色化合物および黒色化合物を白
色化合物単独で用いるか黒色化合物と併用して分散させ
た被覆を形成すれば、前者の場合には遠赤外線放射体と
なり、後者の場合には擬似黒体となり赤外線高輻射能を
有するようになるのでより好ましい。
Further, on one or both sides of this planar heating element, an organosilicon polymer containing a polysiloxane polymer or a polytitanocarbosilane as a main component, a white compound, and a black compound are used alone or in combination with a black compound. It is more preferable to form a dispersed coating because in the former case, the material becomes a far-infrared radiator, and in the latter case, it becomes a pseudo-blackbody and has high infrared radiation ability.

白色化合物としては、Ti 、AI!、St 、Zr0
群から選定した1種以上の元素の酸化物、複合酸化物が
望ましく、黒色化合物としては、Fe 、 Mn 、 
Cu 。
As white compounds, Ti, AI! , St , Zr0
Oxides and composite oxides of one or more elements selected from the group are preferable, and black compounds include Fe, Mn,
Cu.

Ni 、 Cr 、 Coの群から選定した1種以上の
元素の酸化物、複合酸化物を用いるのが望ましい。
It is desirable to use an oxide or composite oxide of one or more elements selected from the group of Ni, Cr, and Co.

尚、この被覆に関しては、耐熱性充填剤などの添加剤を
含有してもよい。
Note that this coating may contain additives such as heat-resistant fillers.

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。Example Embodiments of the present invention will be described below based on the accompanying drawings.

第1図の実施例における面状発熱体1は、5US430
を所望回路形状に形成した金属発熱体素子2の両面にア
ルミナ系セラミックペーパーにポリチタノカルボシラン
(キシレン40i量係溶液)を含浸し、250°CX1
時間加熱乾・即した3、3′を150℃×2〜3分加熱
加圧したものである。
The sheet heating element 1 in the embodiment shown in FIG. 1 is made of 5US430
Alumina-based ceramic paper was impregnated with polytitanocarbosilane (xylene 40I solution) on both sides of the metal heating element 2 formed into a desired circuit shape, and heated at 250°C
3 and 3', which had been heated and dried for a period of time, were heated and pressurized at 150° C. for 2 to 3 minutes.

第2図の実施例における面状発熱体5は上記第1図の実
施例における面状発熱体1のポリチタノカルボシランを
含浸させた多孔性耐熱基材3.3′ノ外側に金属基材と
して2枚のアルミニクムメッキ鋼板5.5′を介して、
下記組成よりなる赤外線コーティング6.6′を設けた
ものである。
The planar heating element 5 in the embodiment shown in FIG. Through two aluminum plated steel plates 5.5' as materials,
An infrared coating 6.6' having the following composition was provided.

第1図および第2図のユニットにつ込て、ポリチタノカ
ルボシランを含浸させた多孔性耐熱基材の電気絶縁性を
室温および500°Cで測定したところ、室温で絶縁抵
抗が2 X 109(Ω)以上、絶縁耐カフ5Z2.8
KV、 500℃で絶縁抵抗が2.3X106(Ω)、
絶縁耐力が2.5 KVであった。
When the electrical insulation properties of the porous heat-resistant base material impregnated with polytitanocarbosilane were measured at room temperature and 500°C using the units shown in Figures 1 and 2, the insulation resistance at room temperature was 2X. 109 (Ω) or more, insulation resistance cuff 5Z2.8
KV, insulation resistance at 500℃ is 2.3X106 (Ω),
The dielectric strength was 2.5 KV.

また、第2図のユニットの赤外輻射コーティングの50
0°Cにおける放射率は0.94であった。
In addition, 50% of the infrared radiation coating of the unit shown in Figure 2
The emissivity at 0°C was 0.94.

発明の効果 以上、本発明によれば、従来のこの種の面状発熱体に比
較して、金属基板と金属発熱体素子間の電気絶縁性に優
れ、金属発熱体素子とポリチタノカルボシランを含浸さ
せた多孔性耐熱基材との接菅力は400〜500℃にお
いても十分高いので、面状発熱体として、400〜SO
O°Cで使用できる。さらに熱容量が小さいので温度の
立上りが早く、薄型で各種1ヒ状に設計できるという利
点がある。金属発熱体はポリチタノカルボシランを含浸
させた多孔性耐熱基材によって接着されてAるため、空
焼きになったり、水蒸気による劣化がなく、高信頼性で
ある。
As described above, according to the present invention, the electrical insulation between the metal substrate and the metal heating element is superior to that of the conventional planar heating element of this type, and the electrical insulation between the metal heating element and the polytitanocarbosilane The contact force with the porous heat-resistant base material impregnated with SO is sufficiently high even at 400 to 500°C, so it can be used as a sheet heating element.
Can be used at 0°C. Furthermore, since the heat capacity is small, the temperature rises quickly, and it has the advantage that it is thin and can be designed in various shapes. Since the metal heating element is bonded with a porous heat-resistant base material impregnated with polytitanocarbosilane, there is no dry firing or deterioration due to water vapor, resulting in high reliability.

また、金属発熱体素子をはさむシートとして、ボロシロ
キサン重合体を用いた場合に比べて、ポリチタノカルボ
シランを用いたシートは、焼成時において発生する煙が
少なく、作業環境上有利である。
Further, compared to the case where a borosiloxane polymer is used as the sheet sandwiching the metal heating element, a sheet using polytitanocarbosilane generates less smoke during firing, which is advantageous in terms of the working environment.

また、工法が簡単であり、生産性に優れている点も特徴
である。
It is also characterized by its simple construction method and excellent productivity.

更に、赤外線高輻射体を配置すれば、赤外線輻射加熱体
として有効な面状熱源となる。
Furthermore, if an infrared high radiant body is arranged, it becomes an effective planar heat source as an infrared radiant heating body.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

1・・・・・・面状発熱体、2・・・・・・金属発熱体
素子、3.3′・・・・・・ポリチタノカルボシランを
含浸させた多孔性耐熱基材、4・・・・・・面状発熱体
、5.5′・・・・・アルミニクムメッキ鋼板、6.6
′・・・・・赤外線輻射コーティング。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 /−m−面板も熱外 2−−一金為4I5熱停止ヶ 耐熱巻材 4−一一面状先蝋外 σ、、j’−−アルミニウAメッキp捷に6、 6’ 
−m−哨ミダ1′−多り帛&J’1コーディング
1... Planar heating element, 2... Metal heating element element, 3.3'... Porous heat-resistant base material impregnated with polytitanocarbosilane, 4 ...Sheet heating element, 5.5' ...Aluminium-plated steel plate, 6.6
'...Infrared radiation coating. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Fig. 2/-M-Face plate is also heated 2--One piece 4I5 Heat-stopped Heat-resistant winding material 4-1 One-sided tip soldered outside σ,,j'--Aluminum A plating p side 6, 6 '
-m-mida1'-multiple &J'1 coding

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)多孔性耐熱基材に、ポリチタノカルボシランを含
浸させた二枚のシートの間に、金属発熱体素子を加熱圧
着した面状発熱体。
(1) A planar heating element in which a metal heating element element is heat-pressed between two sheets of a porous heat-resistant base material impregnated with polytitanocarbosilane.
(2)シートの表面に金属基材を設け、この金属基材の
表面に赤外線輻射コーティングを施した特許請求の範囲
第1項記載の面状発熱体。
(2) The planar heating element according to claim 1, wherein a metal base material is provided on the surface of the sheet, and an infrared radiation coating is applied to the surface of the metal base material.
JP915086A 1986-01-20 1986-01-20 Panel heater Pending JPS62168376A (en)

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