JPS6337588A - 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、とくに輻射加熱源を提供するものである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

実施例 本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   。