JPS62168376A - 面状発熱体 - 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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

°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。

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。

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。

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。

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、 ！。

−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。

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。

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。

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。

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。

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。

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　。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。