JPS60143585A - 発熱体 - Google Patents

発熱体

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JPS60143585A
JPS60143585A JP25130283A JP25130283A JPS60143585A JP S60143585 A JPS60143585 A JP S60143585A JP 25130283 A JP25130283 A JP 25130283A JP 25130283 A JP25130283 A JP 25130283A JP S60143585 A JPS60143585 A JP S60143585A
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JP
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hollow layer
heating element
hollow
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metal substrate
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JP25130283A
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善博 渡辺
敦 西野
正樹 池田
将浩 平賀
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

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
に埋設した面状発熱体に関するもので、暖房器、調理器
、乾燥機器などの電気エネルギーを2 、 、、。
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す/ドイッチにした
面状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耐熱性に浸れるので、1oO〜4
oOC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、この発熱体を実用するには、発熱素子と金属基
板との間の電気絶縁性に問題がある。すなわち、金属基
板に形成するホーロ層の主成分であるガラスホーロフリ
ットは、ホーロを焼きつけるための焼成温度、基材金属
の膨張率に適合させるために、フリット中にNa2O,
に20.Li2Oなどのアルカリ金属を20〜36重量
%含有している。このため、200C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の移動が生起し
、絶縁抵抗、絶縁耐圧などの電気的特性が著しく劣3 
、− 化する。
これらの電気的特性を改善する目的で、ホーロ層中に、
例えば絶縁性のアルミナ、ジルコン、酸化マグネシウム
などの材料をミル添加材として加える方法も考えられる
が、添加量が多くなると、ホーロの性質を欠き、例えば
ピンホールが多数発生し、逆に絶縁耐圧が低下するとい
う欠点が生じる。また逆に、添加量が少ない場合、電気
的性質がホーロのそれに近似し、この方法では改善する
ことができない。
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
だ発熱体の問題を解決し、電気絶縁性に優れ量産に適し
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、第1の絶縁ホーロ層を形成した金属基板と、
前記ホーロ層上に第2のホーロ層によって被伽して結合
した電気発熱素子とを有する発熱体であって、前記第1
のホーロ層を形成する力゛ラスフリットにおける1価の
アルカリ成分(L 120 sN a 20 t K 
20 )の含有量R1と、2価のアルカリ成分(CaO
、B ao 、 MgO)の含有量R2との比R1/R
2が0.5以下であることを特徴とするものである。
実施例の説明 第1図は本発明の発熱体の基本構成を示す。1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。
0)金属基材 本発明の発熱体を構成するホーロ基板の金属基材には、
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、低炭素鋼、ホーロ用鋼板、あるいはステンレス
鋼板が使用される。
(2)電気発熱素子 5、一 本発明に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。金属の薄帯化は、通常の冷間圧延、熱間圧延の他超
急冷法も利用できる。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。
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、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、20Cにおける固有抵抗
が60μΩ・cm、100Cにおける熱膨張係数が10
4104X10−7deのフェライト系ステンレス鋼が
最も好ましい。
(3)第1のホーロ層A 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ホーロ層Aの電
気的性質(絶縁抵抗、7Ie縁耐圧等)6 <− が重要であシ、ホーロ層Aを形成するガラスフリットの
体積固有抵抗の高いものが要求される。
一般に、ガラスの体積固有抵抗を高めるにはイオン半径
の小さいNa、Li等の含有量を少なくすることや、ガ
ラス網目構造の空隙のいくつかを塞ぎ1価のアルカリ金
属イオンの移動を困難にする役目を果たすCao 、M
gO、B ao 、 S ro等の含有量を多くするこ
とが挙られる。
しかし、ホーロは金属基板とガラスの結合であるため、
それらの膨張率をできるだけ近づけた方が良いされてい
る。
従ってNφ、 L ip等の1価のアルカリ成分と、C
aO,MgO,BaO等の2価のアルカリ成分の含有量
が重要となってくる。
本発明は、ホーロ層Aを形成するガラスフリットとして
1価のアルカリ成分の含有量をR1,2価のアルカリ成
分の含有量をR2としたときR1/R2が0.5以下の
ガラスフリットを用いることを特徴とするものである。
すなわち、1価のアルカリ成分が含有されてい7 、− ても1価のアルカリ含有量と2価のアルカリ含有量の比
が0.5以下のガラスフリットを用いることにより、電
気絶縁性を改善でき、ホーロとしての機械的強度も維持
することのできるガラスフリットを用いてホーロ層Aを
形成することを特徴とするものである。
R1/R2が0.6以下のガラスフリットを用いでホー
ロ層Aを形成したものは、R1/R2が0.5以上のガ
ラスフリットを用いてホーロ層Aを形成したものよシミ
気絶縁性が優れている。また、ホーロの機械的強度や表
面状態等の差は見られない。
本発明に用いられる代表的なガラスフリット組成を第1
表に示す。
以 下 余 1 第1表 (4ン 第2のホーロ層B 第1図のように、第1のホーロ層A上に発熱素子を設け
、これを第2のホーロ層Bで被覆した発熱体においては
、発熱素子が金属の薄帯である場9 、− 合、ホーロ層Aに発熱素子を設置したとき、ホーロ層A
と発熱素子間に介入する空気、あるいはホーロ層Aを形
成した際ホーロ層Aに発生した泡等が、ホーロ層Bを焼
成したときに、ホーロ層の外部に出ずホーロ層Aに、金
属基板まで達するピンホールや金属基板までは達しない
までもそれに近い大きなピンホールが生じ、金属基板と
発熱素子間の電気絶縁性が破壊されやすくなる。
そこで、第2のホーロ層にMqOを1成分とする化合物
を分散させることが好ましい。
すなわち、ホーロ層Bを形成するためのスリラグ組成に
MqOを1成分とする化合物を含有させ、これを塗布し
焼成してマット状のホーロ層Bを形成する。このホーロ
層Bの焼成の段階で、ホーロ層Aと発熱素子間に介入し
た空気やホーロ層Aの泡等はホーロ層Bを通じて外部へ
出ていってしまい、ホーロ層Aに与える影響が少ないの
で、金属基板と発熱素子間の電気絶縁性が向上されると
考えられる。
本発明に用いられるMqOを1成分とする化合物10 
、−7、 は、S 102 e Ca O、A 1203)少なく
とも1種とMqOとを含む化合物が、ホーロ層Bのマッ
トの状態と、ホーロ層Bと発熱素子の熱膨張率の関係か
ら最も好ましい、この種の化合物としては、例えば、ケ
イ酸マグネシウム、タルク、蛇紋石等がある。
これらの化合物の含有量は、その化合物の種類によって
異なるが、重量比でガラスフリット100に対して、1
〜20が好ましい、含有量が多すぎると、発熱素子が剥
離しやすくなり、また、スリングの安定性が悪くなり作
業が困難となる。含有量が少なすぎると電気絶縁性が改
善されない。
(4)発熱体の製造方法 ここでは、ホーロ用鋼板を用いたときの製造方法につい
て説明する。
まず、ホーロ用鋼板を通常ホーロ掛けに用いられている
前処理と同様に前処理を行う。これに、ホーロ層Aを形
成する。ホーロ層Aは、第1表に示したいずれかのガラ
スフリットとミル添加剤、さらには水、有機溶媒等をボ
ールミルで混合しス11 、− リップにする。これを前処理を行ったホーロ用鋼板にス
プレーガン等で塗布し、8o〜120t:’で乾燥する
。この表面に任意のパターン形状に作製した約60〜1
00μmの厚みの金属の薄帯を置き、その上からホーロ
層Bを形成する。ホーロ層Bの形成は第1表のいずれか
のガラスフリットとMqoを必須成分とする化合物、さ
らにミル添加剤、水等をボールミル等で混合しスリップ
にしたものを金属の薄帯を直いた上から塗布し、乾燥後
焼成を行う。こうして発熱体が得られる。なお金属薄帯
設置前にホーロ層Aを焼成してもよい。
次に、具体的実施例によって本発明の詳細な説明する。
第2表に示したガラスフリットの組成のものを第3表に
示した配合比でボールミルで混合し、スリップをそれぞ
れ調製した。
以 下 余 白 筒2表 13 、− 第3表 次に、大きさ150X150喘、厚さ0.7欄のホーロ
用鋼板に、通常のホーロ掛けの前処理を行い、それに前
記のスリップを膜厚約200μmになるように塗布し、
1ooCで乾燥した。次にその上に、厚さ100μmの
Fe−Cr合金の薄帯を置き、その上から第4表に示し
たスリップ組成のものをそれぞれに塗布し、乾燥後、8
ooCで焼成を行った。
以 下 余 白 14 < − これらの試料について、金属基板と発熱素子間の電気絶
縁性を室温および300Cで測定した。
その結果を第5表に示す。なお、絶縁抵抗は電圧500
v印加のときの抵抗を測定し、絶縁耐力は国洋電機■製
耐圧絶縁自動試験器を用い、しゃ断電流を10mAに設
定し1分間通電し、ショートしたときの電圧で示した。
以 下 余 白 15 、 特開昭GG−143585(5) 上記の結果から、A−1からA−sまでの絶縁抵抗I′
iR1/R2の値が少なくなるにしたがって大きくなっ
ていくが、実際に製品として使用される場合は、JIS
規乱電気用品取締法等から規制され、八−1,A−2の
絶縁抵抗値では使用できない。
従ッテ、R1/R2ノ値が0.5以下のA−3から八−
5が最も適している。また、絶縁耐力もR1/R2の値
が少なくなるにしたがって高い値を示すが、ケイ酸マグ
ネシウムを添加したものは、添加しないものよりも高い
値を示していることがわかる。
発明の効果 以上のように、本発明の発熱体は、従来のホーロを用い
た発熱体よりも金属基板と発熱素子間との電気絶縁性に
陵れたものである。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の発熱体の基本構成を示す断面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・第1のホーロ層、
3・・・・・・発熱素子、4・・・・・・第2のホーロ
層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の絶縁ホーロ層を形成した金属基板と、前記
    ホーロ層上に第2のホーロ層によって被覆して結合した
    電気発熱素子とを有する発熱体であって、前記第1のホ
    ーロ層を形成するガラスフリットにおける1価のアルカ
    リ成分(L l 20 + N a 20 tK2o 
    )の含有量R1と、2価のアルカリ成分(CaO,Ba
    O,Mg0)の含有量Rとの比R1/R2が0.5以下
    であることを特徴とする発熱体。
  2. (2)第2のホーロ層がMqOを1成分とする化合物を
    分散している特許請求の範囲第1項記載の発熱体0
JP25130283A 1983-12-29 1983-12-29 発熱体 Granted JPS60143585A (ja)

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