JPS6337588A - Panel heater - Google Patents

Panel heater

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Publication number
JPS6337588A
JPS6337588A JP18217586A JP18217586A JPS6337588A JP S6337588 A JPS6337588 A JP S6337588A JP 18217586 A JP18217586 A JP 18217586A JP 18217586 A JP18217586 A JP 18217586A JP S6337588 A JPS6337588 A JP S6337588A
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JP
Japan
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heating element
metal
mica
silica
alumina fibers
Prior art date
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Pending
Application number
JP18217586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
正雄 牧
守 礒谷
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS6337588A publication Critical patent/JPS6337588A/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) [Abstract] 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、とく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 planar heating element that utilizes electrical energy, and is suitable for use as a heat source for heat utilization equipment such as heaters, cookers, and dryers, particularly as a radiant heating source. This is what we provide.

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aり層によって被覆
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 moles is coated with an aluminium 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、等の面状全屈発熱体
の片面もしくは両面にポリエステルフィルム、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
縁フィルムを接着したものが広く採用されている。
In addition, this type of planar heating element includes a sheet 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, on one or both sides. Insulating films made of synthetic resins such as polyester films, 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って断線し易いこと。ま
た電熱線が封口されていないため、耐熱性に導電があっ
た。またマイカ自体の熱伝導率が低いため、ヒータ温度
と高温となり、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. Also, since the heating wire was not sealed, it had heat resistance and conductivity. Furthermore, since the thermal conductivity of mica itself is low, there is a problem in that it becomes high in temperature with the heater temperature and is susceptible to deterioration.

また陶磁器を用いるヒータの場合には、陶磁器焼成プC
17り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
に間匣があった。
In addition, in the case of a heater using ceramics, ceramic firing process C
Due to the low mechanical strength of 17, the thickness increases and the heat capacity increases, resulting in poor heating speed and high sintering temperature, which may cause oxidation and melting of the contact material, resulting in a gap when taking out the electrode. Ta.

更にホウロウヒータの場合には、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、逆に、耐熱性の面では、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℃以上の
高温での使用は困錐であった。
Furthermore, in the case of enamel heaters, the manufacturing method is extremely complicated and time-consuming, and from the viewpoint of electrical insulation of the enamel layer, it is difficult to make the enamel layer dense, with less alkali content such as Na, Although it is desirable to increase the thickness, conversely, in terms of heat resistance, 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、シリコン摺り旨、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2
50℃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 that use films such as silicone paste or polyimide resin, the operating temperature depends on the heat resistance temperature of the insulating film, so for example 2
When heat is generated above 50° C., there is a drawback that the insulating film is damaged.

本発明はかかる従来の問題点を解消するもので、約60
0℃までの表明温度で使用可能な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 such conventional problems and
The object of the present invention is to provide a thin and compact planar heating element that can be used at an expressed temperature of up to 0°C.

また生産性に優れ、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 and can be manufactured at low cost.

問題点を解決するための手段 上記1問題点を解決するため、本発明は、シリカ・アル
ミナ繊維および集成マイカの混合物を基体として、ボロ
シロキサン重合体および充填剤を含有して成るプリプレ
の硬化体の層の間に金属発熱体を加熱・加圧接着し、全
体を金属グーヌ内に保持して用いる。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problem 1, the present invention provides a cured prepreg product comprising a mixture of silica-alumina fibers and aggregated mica as a base, and containing a borosiloxane polymer and a filler. A metal heating element is bonded between the layers under heat and pressure, and the whole is held within the metal goonu.

作  用 上記構成により、優れた高温型面状発熱体が得られる。For production With the above configuration, an excellent high-temperature sheet heating element can be obtained.

本発明に使用し得る金属発熱体としては、アルミナ繊維
、銅、ニッケル、ステンレススチール、鉄および合金等
があり、蛇行状、渦巻き状等の所望の形状に加工できる
箔等がある。
Metal heating elements that can be used in the present invention include alumina fibers, copper, nickel, stainless steel, iron, alloys, etc., and foils that can be processed into desired shapes such as meandering and spiral shapes.

また、本発明におけるボロシロキサン重合体としてはケ
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、耐熱性等の点
からとくに、ジメチルシリコンオイルやメチルフェニル
シリコンオイルのようなシリコンオイルを溶剤とし、ジ
フェニルジヒドロキシシ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、およびホウ酸化合物を
縮重合させて得られた重合体を用いることが望ましい。
Further, as the borosiloxane polymer in the present invention, any polymer compound having a main skeleton of silicon, oxygen, or boron can be used. However, from the point of view of heat resistance, etc., it is preferable to use a silicone oil such as dimethyl silicone oil or methylphenyl silicone oil as a solvent to condensate a hydroxysilane such as diphenyldihydroxysilane or dimethyldihydroxysilane, and a boric acid compound. It is desirable to use a polymer that is

ボロシロキサン重合体に化わる樹脂成分として、ポリチ
タノカルボシランを主成分とする有機ケイ素重合体を用
いることもできる。シリカ・アルミナ線維および集成マ
イカの混合物は、両者の混合物を抄造して、シートを作
成して用いる。シリカ・アルミナ繊維と集成マイカを積
層する状態で抄造する方法および両者を完全に混合して
抄造する方法のいずれの方法も用いることかできる。
An organosilicon polymer containing polytitanocarbosilane as a main component can also be used as the resin component to be converted into the borosiloxane polymer. A mixture of silica-alumina fibers and aggregated mica is used by making a sheet from a mixture of both. Either of the following methods can be used: a method in which silica/alumina fibers and aggregated mica are laminated in a laminated state, and a method in which the two are completely mixed.

このようなシートを用いて、これに充填剤を含有するボ
ロシロキサン重合体接着剤液を含浸させた後、半乾き状
態(すなわちプリプレグ)として、この2枚のプリプレ
グの間に所望回路形状に形成した金属発熱体をはさみ金
属ケースの中に保持し、これを加熱・加圧接着して面ヒ
ータを得る。マイカの独自の構造に基ずく、優れた絶縁
特性と、耐水蒸気浸透性とシリカ・アルミナ繊維の柔軟
性と加工性に優れた点を生かして、薄型で、熱伝達性が
良好で、絶縁信頼性に優れた面ヒータが得られる。
Using such a sheet, after impregnating it with a borosiloxane polymer adhesive solution containing a filler, a desired circuit shape is formed between the two sheets of prepreg in a semi-dry state (i.e., prepreg). The heated metal heating element is sandwiched and held in a metal case, and then bonded under heat and pressure to obtain a surface heater. Mica has excellent insulation properties based on its unique structure, water vapor permeation resistance, and the flexibility and processability of silica and alumina fibers, making it thin, with good heat transfer, and reliable insulation. A surface heater with excellent properties can be obtained.

充填剤は、ボロシロキサン重合体の耐熱接着性を改善す
るために用いる。ボロシロキサン重合体と充填剤との配
合比は、ボロシロキサン重合体に対して0.5以上3以
下の範囲が望ましい。0.5以下の場合も0.3以上の
場合も接着力が低下するためである。
Fillers are used to improve the heat resistant adhesion properties of borosiloxane polymers. The blending ratio of the borosiloxane polymer to the filler is preferably in the range of 0.5 or more and 3 or less relative to the borosiloxane polymer. This is because the adhesive strength decreases both when it is 0.5 or less and when it is 0.3 or more.

充填剤の種類として、絶縁材であって、化学的に安定で
、熱伝導率が良好な多くの無機化合物を用いることがで
きる。炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、二
酸化ケイ素、アルミナ、酸化マグネシウムなどがとくに
良好である。
As the type of filler, many inorganic compounds that are insulating materials, chemically stable, and have good thermal conductivity can be used. Particularly suitable are silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, silicon dioxide, alumina, magnesium oxide, and the like.

実施例 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 based on the accompanying drawings.

図は本発明の1実施例の断面図である。図において、1
はステンレス(sus430 )を所望回路形状に形成
したものである。100〜200μm程度の厚みのステ
ンレス箔から、プレスにて打抜いて作成する。または、
少々高価になるが、100μm以下の箔から、エラキン
グにて回路パターンを作成しても良い。2がシリカ、ア
ルミナ線維および集成マイカの混合物を基体として、ボ
ロシロキサン重合体および充填剤を含有して成るプリプ
レグの硬化体である。プリプレグの硬化体2は、シリカ
、アルミナ繊維および集成マイカの混合物を抄造したシ
ートに下記、接着剤(即ち を分散機にて、分散させたもの) を含浸させたのち、200℃で1分間乾燥させて得るプ
リプレグ2’、2’の間に、金属発熱体1をはさみ、そ
の全体をステンレスなどの金属ケース3、内に保持し、
加熱(約200℃)、加圧(100kq/cnl)接着
して、面状発熱体を得る。面状発熱体のケース3の外側
には、輻射加熱に利用する場合、赤外線輻射コーチイン
グなどを施して、用いるのが良い。
The figure is a sectional view of one embodiment of the present invention. In the figure, 1
This is made of stainless steel (sus430) and formed into a desired circuit shape. It is made by punching out stainless steel foil with a thickness of about 100 to 200 μm using a press. or
Although it is a little more expensive, it is also possible to create a circuit pattern using ElaKing from a foil of 100 μm or less. 2 is a cured prepreg comprising a mixture of silica, alumina fibers and aggregated mica as a base, and containing a borosiloxane polymer and a filler. Cured prepreg body 2 is obtained by impregnating a sheet made from a mixture of silica, alumina fibers and mica with the following adhesive (i.e., dispersed using a dispersion machine), and then drying it at 200°C for 1 minute. A metal heating element 1 is sandwiched between the prepregs 2' and 2' obtained by the above process, and the whole is held in a metal case 3 made of stainless steel or the like,
A planar heating element is obtained by bonding by heating (approximately 200° C.) and applying pressure (100 kq/cnl). When the outside of the case 3 of the planar heating element is used for radiant heating, it is preferable to apply infrared radiation coaching or the like.

このようにして製作した面状発熱体は、ヒータエレメン
トから、外枠ケースまで一体となった構造で、薄型であ
るため、温度の立上りが速く、電気絶縁信頼性に優れて
いる。ヒータエレメント(即ち金属発熱体)とプリプレ
グおよびプリプレグと金属ケースとは、完全に接着した
状態にある。
The planar heating element manufactured in this manner has an integrated structure from the heater element to the outer frame case, and is thin, so the temperature rises quickly and the electrical insulation reliability is excellent. The heater element (that is, the metal heating element) and the prepreg, and the prepreg and the metal case are in a completely bonded state.

シリカ、アルミナ繊維と集成マイカを混合する状態は、
両者がランダムに混合した状態から、層を形成する状態
まで色々と可能であるが、金属発熱体側をシリカ、アル
ミナ繊維が多く、金属ケース側を集成マイカが多い状態
が、熱伝導率が大きく、相反する特性の電気絶縁性も大
きく有利な状態が得られる。プリプレグの2’、2’の
厚みを0.5−とした場合の金属発熱体と金属ケースの
間の電気絶縁性を室温および500℃で評価したところ
、絶縁抵抗は、室温、500℃とも2X109(0)以
上、絶縁耐圧は、室温、5000Cとも3KV以上であ
った。
The state of mixing silica, alumina fiber and laminated mica is as follows:
Various possibilities are possible, from a random mixture of the two to a layered state, but a state where the metal heating element side has a lot of silica and alumina fibers, and the metal case side has a lot of aggregated mica has a high thermal conductivity. A highly advantageous state can also be obtained in electrical insulation, which has contradictory characteristics. When the electrical insulation between the metal heating element and the metal case was evaluated at room temperature and 500℃ when the thickness of 2' and 2' of the prepreg was 0.5-, the insulation resistance was 2X109 at both room temperature and 500℃. (0) The dielectric strength voltage was 3 KV or more at both room temperature and 5000C.

更に、この面状発熱体を60℃、相対温度95%の条件
下で100時間放置した後、同様に電気絶縁性を評価し
たが変化はなかった。
Further, after this sheet heating element was left for 100 hours at 60° C. and a relative temperature of 95%, the electrical insulation properties were evaluated in the same manner, but no change was found.

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との間の電気絶縁性に優れ
、とくに耐湿劣化に強く、安定である。また、面状発熱
体自身が薄型であるので、設置場所をとらず、色々の機
器に組込んで用いるのに便利である。とくに、金属発熱
体とプリプレグの硬化体およびプリプレグの硬化体と金
属ケースの間が、熱伝導性が良好な充填剤を介して、6
00°C以上の高温でも十分に接着されているので、熱
抵抗が少なく、熱伝達が良好で、温度分布も均一にでき
る。
Effects of the Invention According to the present invention, compared to conventional planar heating elements of this type, the electrical insulation between the metal substrate and the metal heating element is excellent, and the heating element is particularly resistant to moisture deterioration and is stable. Furthermore, since the planar heating element itself is thin, it does not take up much space and is convenient to be incorporated into various devices. In particular, between the metal heating element and the cured prepreg body, and between the cured prepreg body and the metal case, 6
Since the bonding is sufficient even at high temperatures of 00°C or higher, thermal resistance is low, heat transfer is good, and temperature distribution can be made uniform.

という利点がある。更に、金属ケースの外側に、赤外線
高輻射体を塗布して用いるみ、有効な面輻射加熱源とな
る。
There is an advantage. Furthermore, by coating the outside of the metal case with an infrared high radiant material, it becomes an effective surface radiant heating source.

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

図は本発明の一実施例の面状発熱体の拡大断面図である
。 1・−・・・金属発熱体、2・・シリカ・アルミナ繊維
および集成マイカの混合物を基体として、ボロシロキサ
ン重合体および充填剤を含有して成るプリプレグの硬化
体。 3・・・・金属ケース。
The figure is an enlarged sectional view of a planar heating element according to an embodiment of the present invention. 1. A cured prepreg comprising a metal heating element, 2. A mixture of silica/alumina fibers and aggregated mica as a base, and containing a borosiloxane polymer and a filler. 3...Metal case.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] シリカ・アルミナ繊維および集成マイカの混合物を基体
として、ボロシロキサン重合体および充填剤を含有して
成るプリプレグの硬化体の層の間に金属発熱体を加熱・
加圧接着し、全体を金属ケース内に保持した面状発熱体
A metal heating element is heated between layers of a cured prepreg made of a mixture of silica-alumina fibers and aggregated mica, and containing a borosiloxane polymer and a filler.
A sheet heating element that is bonded under pressure and held entirely within a metal case.
JP18217586A 1986-08-01 1986-08-01 Panel heater Pending JPS6337588A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0454190U (en) * 1990-09-14 1992-05-08

Cited By (1)

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JPH0454190U (en) * 1990-09-14 1992-05-08

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