JPS62113378A - Surface heating unit - Google Patents
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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、電気エネルギーを熱源とした各種暖房機器や
調理機器に用いられる面状発熱体に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a sheet heating element used in various heating devices and cooking devices using electrical energy as a heat source.
従来の技術
従来、面状発熱体として樹脂フィルムで金属発熱体素子
を挟着したものが多用されているが、樹脂フィルムの耐
熱性が低いため、２００°Ｃ以上では使用できない。BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, planar heating elements in which a metal heating element element is sandwiched between resin films have been widely used, but because the resin film has low heat resistance, it cannot be used at temperatures above 200°C.
そこで、特開昭５７−１０９４１９号公報に示されるよ
うな、ホーロ用金属基板上に、絶縁性ホーロ層を形成し
た後、さらにホーロ層中に箔状の電気発熱素子を一体に
埋設した発熱体が提案されている。Therefore, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-109419, an insulating hollow layer is formed on a metal substrate for hollow holes, and then a foil-shaped electric heating element is further embedded in the hollow layer. is proposed.
この発熱体の構成を第７図、第８図に示す。１は金属基
板で、その表面に絶縁性ホーロ層２が被覆しである。３
は面状発熱素子（第６図に発熱素子の代表例を示す。）
であり、この素子３をホーロ層２の表面におき、その上
から、ホーロ層４を形成するスリップを塗布し、焼成し
てホーロ層４を形成し、こうしてホーロ層４によって被
覆され、基板と一体に結合された発熱体が得られる。こ
の発熱体は電気絶縁性に比較的優れているので、１５０
〜４００°Ｃ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。The structure of this heating element is shown in FIGS. 7 and 8. Reference numeral 1 denotes a metal substrate, the surface of which is coated with an insulating hollow layer 2. 3
is a planar heating element (a typical example of a heating element is shown in Figure 6).
This element 3 is placed on the surface of the hollow layer 2, and a slip for forming the hollow layer 4 is applied thereon and fired to form the hollow layer 4. Thus, the element 3 is covered with the hollow layer 4, and is bonded to the substrate. An integrally connected heating element is obtained. This heating element has relatively good electrical insulation, so 150
It is suitable for use in the medium to high temperature range of ~400°C, and has characteristics such as being thin and expected to have a long life.
発明が解決しようとする問題点
電気用品規格には、絶縁抵抗が使用時１ＭΩ以上、絶縁
耐力１ ｋｖ以上と規定しである。このりイブの面状発
熱体の最大のポイントは上記特性の安定化にある。Problems to be Solved by the Invention The electrical appliance standards stipulate that the insulation resistance is 1 MΩ or more during use, and the dielectric strength is 1 kV or more. The most important point of this sheet heating element is stabilization of the above characteristics.
面状発熱体の絶縁抵抗は次式によって表わされる。The insulation resistance of the sheet heating element is expressed by the following formula.
Ｒ＝ρｔＸ−
ム
ここでＲは面状発熱体の絶縁抵抗、ρｔはｔ″Ｃにおけ
るホーロ層の体積固有抵抗、人は発熱体素子の面積、ｄ
はホーロ層の膜厚を示す。R = ρt
indicates the thickness of the hollow layer.
ここでホーロ層の膜厚はホーロ密着性の観点から決定さ
れるもので、たかだか１００〜３００μｍ程度であるの
で、面状発熱体の絶縁抵抗を向上、安定化させるために
は、体積固有抵抗のすぐれたガラスフリットで絶縁ホー
ロ層を形成してやればよい。ガラスフリットの体積固有
抵抗はガラス中のアルカリ成分量（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、
Ｌｉ２Ｏなど）によって大きく影響を受けるので、アル
カリ成分量の少ないガラスフリットを選択してやれば、
絶縁抵抗の安定化は達成することができる。The thickness of the hollow layer is determined from the viewpoint of hollow adhesion, and is approximately 100 to 300 μm at most. Therefore, in order to improve and stabilize the insulation resistance of the planar heating element, it is necessary to increase the volume resistivity. An insulating hollow layer may be formed using a high-quality glass frit. The volume resistivity of glass frit is determined by the amount of alkaline components in the glass (Na2O, K2O,
(Li2O, etc.), so if you choose a glass frit with a low alkali content,
Stabilization of insulation resistance can be achieved.
しかしながら、絶縁耐力については、上記の絶縁抵抗は
ど明確な関係が得られず、使用するガラスフリットの種
類、膜厚、焼成条件等によって、その特性が著しく変化
する。本発明者らは特願昭５８−１８１０２９で示した
ように、第８図４のホーロ層にチタン乳白フリットを用
いれば、絶縁耐力の向上化が達成できることを見出した
。しかしながら、この方法だけでは、絶縁耐力の安定化
という点で依然として問題があり、特性バラツキも大き
く、量産歩留シの点で問題があった。However, with regard to dielectric strength, there is no clear relationship between the above-mentioned insulation resistance and its properties vary significantly depending on the type of glass frit used, film thickness, firing conditions, etc. As shown in Japanese Patent Application No. 58-181029, the inventors of the present invention have found that dielectric strength can be improved by using a titanium opalescent frit in the hollow layer shown in FIG. 8. However, this method alone still has problems in terms of stabilization of dielectric strength, large variations in characteristics, and problems in terms of mass production yield.
問題点を解決するだめの手段
絶縁性を有するホーロ層を形成した金属基板上に、チタ
ン乳白ホーロ層によって、箔状の電気発熱素子を被覆結
合した面状発熱体において、前記チタン乳白ホーロ層の
アナターゼ型ＴｉＯ□の析出強度ＴＡとルチル型ＴｉＯ
□ の析出強度で８とが弐ＴＲ／ （ＴＡ ＋ＴＲ）
＜Ｏ−６を満足することを特徴とする。Means to Solve the Problem In a planar heating element in which a foil-shaped electric heating element is covered and bonded with a titanium milky white hollow layer on a metal substrate on which an insulating hollow layer is formed, the titanium milky white hollow layer is bonded. Precipitation strength TA of anatase type TiO□ and rutile type TiO
The precipitation strength of □ is 8 and 2TR/ (TA +TR)
<O-6.
作用
前記の構成により、絶縁耐力の安定化が図れるとともに
、製品歩留りもアップし、寿命耐久のすぐれた発熱体を
提供することができる。Effect: With the above-described configuration, it is possible to stabilize dielectric strength, increase product yield, and provide a heating element with excellent longevity.
実施例
本発明の構成は本質的には従来の構成とほぼ同一である
。第１図（イ）、（ロ）、（ハ）、に）は本発明の面状
発熱体の構成例を示す。１は金属基板で、その両面に絶
縁性を有するホーロ層２を形成している。Embodiment The configuration of the present invention is essentially the same as the conventional configuration. Figures 1 (a), (b), (c), and (c) show examples of the configuration of the planar heating element of the present invention. Reference numeral 1 denotes a metal substrate, on both sides of which a hollow layer 2 having insulation properties is formed.
発熱素子３は前記ホーロ層２の表面に設置し、チタン乳
白ホーロ層４で被覆することにより、発熱素子３をホー
ロ層で挾持した構成となっている。The heating element 3 is installed on the surface of the hollow layer 2 and covered with a titanium milky white hollow layer 4, so that the heating element 3 is sandwiched between the hollow layers.
なお、（ロ）、（ハ）、に）の如く、ホーロ層の膨張率
の整合化を図る意味で、中間ホーロ層６を設けることも
可能である。また、発熱素子を設けた側と反対側の面に
、焼成時の熱変形を防止する意味で、それぞれのホーロ
層を重ね塗りすることも可能である。Note that, as shown in (b), (c), and (b), it is also possible to provide an intermediate hollow layer 6 in order to match the expansion coefficient of the hollow layer. Further, it is also possible to overcoat each hollow layer on the side opposite to the side on which the heating element is provided, in order to prevent thermal deformation during firing.
以下各構成要素について説明する。Each component will be explained below.
（１）金属基材
本発明の面状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。(1) Metal base material The metal base material of the hollow substrate constituting the planar heating element of the present invention is aluminum or aluminum die-cast.
鋳鉄、アルミナイズド鋼、低炭素鋼、ホーロ用鋼板、ス
テンレス鋼板が使用され、その選択にあたっては使用条
件、使用温度、基材の形状、加工性により決定され、必
要に応じて前処理が行われる。Cast iron, aluminized steel, low carbon steel, hollow steel plate, and stainless steel plate are used, and their selection is determined by usage conditions, usage temperature, base material shape, and workability, and pretreatment is performed as necessary. .
以後の説明にはホーロ用鋼板を中心に述べる。The following explanation will focus on steel plates for hollow holes.
（２）発熱素子
本発明に用いられる電気発熱素子は、基本的には薄帯状
あるいはラス鋼状のものであり、その厚みは１０〜１６
０μｍが適当であり、好ましくは３ｏ〜ｉｏｏμｍであ
る。(2) Heating element The electric heating element used in the present invention is basically in the shape of a thin strip or lath steel, and its thickness is 10 to 16 mm.
0 μm is suitable, preferably 30 to ioo μm.
金属の薄帯化は通常の冷間圧延、熱間圧延による方法の
ほかに、超急冷法による方法もある。薄帯化した金属を
所望のパターンに形成する方法とシテハエッチング、プ
レス打抜き加工法、エキスバンド法が適している。In addition to the usual methods of cold rolling and hot rolling, there is also a method of forming a metal into a thin ribbon using an ultra-quenching method. A method of forming a thin strip of metal into a desired pattern, a sheet metal etching method, a press punching method, and an expand band method are suitable.
第６図にパターン形成した発熱素子の一例を示す。発熱
素子の材料としてはＦｅ −Ｎｉ 、 Ｆｅ−Ｎｉ−０
ｒ 。FIG. 6 shows an example of a patterned heating element. The material of the heating element is Fe-Ni, Fe-Ni-0
r.
ステンレス鋼などの各種電気発熱材を用いることができ
る。Various electrical heating materials can be used, such as stainless steel.
（３）電気絶縁性を有するホーロ層
前述したように、面状発熱体の電気絶縁性を電気用品規
格に適合化させるためには、第１表に示したようなガラ
スフリフトを用いるのが好ましい。(3) Hollow layer with electrical insulation properties As mentioned above, in order to make the electrical insulation properties of the planar heating element comply with electrical appliance standards, it is recommended to use a glass lift as shown in Table 1. preferable.
ホーロ形成方法としては、ホーロスリップのスプレー法
、ディップ法、粉末静電法、電気泳動法等が用いられ、
所定の焼成温度で焼成される。As the hollow forming method, hollow slip spray method, dipping method, powder electrostatic method, electrophoresis method, etc. are used.
It is fired at a predetermined firing temperature.
（４） チタン乳白ホーロ層
チタン乳白ホーロ層は焼成条件、ミル引き条件、ガラス
フリブトの種類等により、析出するＴｉＯ２の結晶系が
異なる。その結果の一例を第２図のＸ線パターンに示す
。ＴｉＯ□の析出結晶はアナターゼ型とルチル型である
。第２図の（＆）はＴｉＯ□結晶が析出しないアモルフ
ァス状態であり、（１１）はアナターゼ型ＴｉＯ２がわ
ずかに析出した状態、（Ｑ）はアナターゼ型ＴｉＯ□が
析出した状態である。（ｄ）はルチル型ＴｉＯ□が析出
した状態を示したものである。(4) Titanium milky white hollow layer The crystal system of precipitated TiO2 in the titanium milky white hollow layer differs depending on the firing conditions, milling conditions, type of glass fribut, etc. An example of the results is shown in the X-ray pattern of FIG. The precipitated crystals of TiO□ are anatase type and rutile type. In FIG. 2, (&) is an amorphous state in which no TiO□ crystals are precipitated, (11) is a state in which anatase type TiO2 is slightly precipitated, and (Q) is a state in which anatase type TiO□ is precipitated. (d) shows a state in which rutile-type TiO□ is precipitated.
これらの析出状態は第３図に示したように、例えば焼成
温度によって、代表的なチタン乳白ホーロ層の析出結晶
の種類およびその量が著しく異なり、焼成温度の増加に
つれ、アナターゼ型Ｔｉ０２からルチル型ＴｉＯ２にシ
フトして行く。ここでＸ線強度は強度がもっとも強くあ
られれる１０１面の強度をプロットしたものである。本
発明者らは、この結晶析出状態と絶縁耐力の・間には密
接な関係があることを見い出した。As shown in Fig. 3, the type and amount of precipitated crystals in a typical titanium milky hollow layer vary markedly depending on the firing temperature, for example, and as the firing temperature increases, it changes from anatase type Ti02 to rutile type Ti02. Shift to TiO2. Here, the X-ray intensity is a plot of the intensity of the 101 plane where the intensity is the strongest. The present inventors have discovered that there is a close relationship between the state of crystal precipitation and dielectric strength.
その結果を第４図に示しだ。ここでＴＡ、 ＴＲはそれ
ぞれ、アナターゼＴｉＯ□およびルチル型ＴｉＯ２の１
０１面でのＸ線強度を示す。これかられかるように、Ｔ
Ｒ／ （ＴＡ ＋ＴＩｌ ）の値が増加するにつれ、す
なわちルチル型ＴｉＯ□量の増加につれ、絶縁耐力が著
しく減少し、電気用品規格に規定するところの１ ｋＶ
Ｏ値をクリアーすることができなくなる。The results are shown in Figure 4. Here, TA and TR are 1 of anatase TiO□ and rutile TiO2, respectively.
The X-ray intensity on the 01 plane is shown. From now on, T
As the value of R/(TA +TIl) increases, that is, as the amount of rutile TiO□ increases, the dielectric strength decreases significantly, and the dielectric strength decreases to 1 kV as specified in the electrical appliance standards.
It becomes impossible to clear the O value.
すなわち、これらの結果から、本発明の面状発熱体のチ
タン乳白ホーロ層としては、ＴＲ／（Ｔ□十ＴＲ）＜０
．６の範囲になるようにする必要がある。That is, from these results, the titanium milky white hollow layer of the planar heating element of the present invention satisfies TR/(T□10TR)<0.
．． It is necessary to keep it in the range of 6.
これらの値を満足するものであれば、チタ７抽薬のスプ
レー、転写紙法、ディップ、粉末静電法などで形成する
ことが可能である。As long as these values are satisfied, it can be formed by spraying tita 7 extract, transfer paper method, dipping, powder electrostatic method, etc.
次に具体的な実施例について述べる。Next, a specific example will be described.
第１図（イ）に示した構成のものを用いて、本発明品と
従来品の比較を行うためにサンプルを各６０枚試作した
。Using the configuration shown in FIG. 1(a), 60 samples were each produced in order to compare the product of the present invention and the conventional product.
金属基板は大きさ２０ＣＨＩＭ×２００ＭＭ、厚さ０．
８ＭＭのホーロ用鋼板を用いて、酸洗、ニッケル処理を
行った後、絶縁性を有するホーロ層を形成した。このホ
ーロ層に用いられるガラスフリットは第１表に示される
ような低アルカリホウケイ酸ガラスで、第２表に糸すよ
うなミル配合組成にし、ボールミルで３時間湿式粉砕混
合して、所望のスリップを得た。The metal substrate has a size of 20CHIM x 200MM and a thickness of 0.
After pickling and nickel treatment using an 8MM hollow steel plate, an insulating hollow layer was formed. The glass frit used for this hollow layer is a low-alkali borosilicate glass as shown in Table 1, which has a mill composition as shown in Table 2, and is wet-pulverized and mixed in a ball mill for 3 hours to obtain the desired slip. I got it.
第２表
このスリップを前述の基板上に、約１６０μｍになるよ
うにスプレー塗布を行い、乾燥後、約８６０°Ｃで焼成
し、絶縁性を有するホーロ層を形成した。Table 2 This slip was spray coated onto the above-mentioned substrate to a thickness of about 160 μm, dried, and fired at about 860° C. to form a hollow layer having insulating properties.
また、発熱素子として、第６図に示した５ＵＳ４３ｏ（
厚さ６０μｍ）製パターンを用いた。これを前述のホー
ロ層上に設置し、その上から、フェロ−社製１５ｓ３ｃ
チタン乳白フリツトを用いて第２表に示した配合のスリ
ップをスプレー塗布し、乾燥、焼成して、サンプルを６
０枚試作した。In addition, as a heating element, 5US43o (
A pattern made of 60 μm thick was used. This was installed on the above-mentioned hollow layer, and from above, 15s3c manufactured by Ferro Co.
A slip of the composition shown in Table 2 was spray coated using a titanium opalescent frit, dried, and fired to form a sample of 6.
0 prototypes were produced.
ここで、本発明品はＴＲ／ＣＴ□＋ＴＲ） の値が０
．４になるように、焼成条件、ミル引き条件等をシビア
ーに管理した。比較として、現行品は、前述の値につい
ては、全く加味しないで試作したものである。Here, the product of the present invention has a value of TR/CT□+TR) of 0.
．． The firing conditions, milling conditions, etc. were strictly controlled so that the result was 4. For comparison, the current product was prototyped without taking any of the above values into account.
それら各６０枚のサンプルの絶縁耐力を測定し、そのバ
ラツキ度合を比較した。その結果を第６図に示した。The dielectric strength of each of these 60 samples was measured and the degree of variation was compared. The results are shown in FIG.
この結果から明らかなように、本発明品は絶縁耐力の高
い、安定なものが得られることを示している。As is clear from these results, the present invention shows that a stable product with high dielectric strength can be obtained.
発明の効果
以上のように、本発明によれば、電気的特性にすぐれ、
かつ安定に作れるとともに、製品歩留りもアップした面
状発熱体を提供することができる。As described above, the present invention has excellent electrical characteristics,
Moreover, it is possible to provide a planar heating element that can be stably produced and has an increased product yield.
第１図（イ）、（ロ）、（ハ）、に）は本発明による発
熱体の構成例を示す縦断面図、第２図はチタン乳白ホー
ロのＴｌＯ２粒子析出状態を示すＸ線パター７、第３図
は代表的なチタン乳白ホーロ層のＴｌＯ２粒子析出状態
と焼成温度の関係を示した図、第４図は絶縁耐力とＴＲ
／（ＴＡ ＋ＴＲ）の値の関係を示しだ図、第５図は本
発明品と従来例の絶縁耐力のバラツキ度合を比較した図
、第６図は電気発熱素子の一実施例を示す平面図、第７
図は従来例を示す要部欠截斜視図、第８図は第７図Ａ−
Ｘ線断面図である。
１・・・・・・金属基板、２・・・・・・絶縁性を有す
るホーロ層、３・・・・・・電気発熱素子、４・・・・
・・チタン乳白ホーロ層、６・・・・・・中間ホーロ層
。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名１−
一苓糧
第２図
の × 鷺 ぼ ｄ
第４図
”Ａ ＴＡ士丁Ｒン
第 ５ 図
’ｆＪミ１４グｌｌｆ＼パし明
第 ７ ！ＡFigures 1 (A), (B), (C), and 2) are longitudinal sectional views showing an example of the configuration of a heating element according to the present invention, and Figure 2 is an X-ray pattern 7 showing the state of precipitation of TlO2 particles in a titanium milky white hollow. , Figure 3 is a diagram showing the relationship between the TlO2 particle precipitation state and firing temperature of a typical titanium milky white hollow layer, and Figure 4 is a diagram showing the relationship between the dielectric strength and TR
/(TA +TR), Figure 5 is a diagram comparing the degree of variation in dielectric strength between the product of the present invention and a conventional example, and Figure 6 is a plan view showing an example of an electric heating element. , 7th
The figure is a cutaway perspective view of main parts showing a conventional example, and Fig. 8 is Fig. 7A-
It is an X-ray cross-sectional view. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Metal substrate, 2...Hollow layer having insulation properties, 3...Electric heating element, 4...
...Titanium milky white hollow layer, 6...Intermediate hollow layer. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person1-
14th Figure 2 × 4th Figure ``A TA Shiding Rn 5th Figure
Claims (1)
ン乳白ホーロ層によって、箔状の電気発熱素子を被覆結
合した面状発熱体において、前記チタン乳白ホーロ層の
アナターゼ型ＴｉＯ＿２析出強度Ｔ＿Ａとルチル型Ｔｉ
Ｏ＿２の析出強度Ｔ＿Ｒとが式Ｔ＿Ｒ／（Ｔ＿Ａ＋Ｔ＿
Ｒ）＜０．６を満足する関係にあることを特徴とする面
状発熱体。In a planar heating element in which a foil-like electric heating element is covered and bonded with a titanium milky white hollow layer on a metal substrate on which an insulating hollow layer is formed, the anatase type TiO_2 precipitation strength T_A of the titanium milky white hollow layer and rutile Type Ti
The precipitation strength T_R of O_2 is expressed by the formula T_R/(T_A+T_
A planar heating element characterized by a relationship satisfying R)<0.6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25314885A JPH0693375B2 (en) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | Sheet heating element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25314885A JPH0693375B2 (en) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | Sheet heating element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62113378A true JPS62113378A (en) | 1987-05-25 |
| JPH0693375B2 JPH0693375B2 (en) | 1994-11-16 |
Family
ID=17247187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25314885A Expired - Lifetime JPH0693375B2 (en) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | Sheet heating element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693375B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014161784A (en) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Midori Anzen Co Ltd | Electrostatic dust collector |
-
1985
- 1985-11-12 JP JP25314885A patent/JPH0693375B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014161784A (en) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Midori Anzen Co Ltd | Electrostatic dust collector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0693375B2 (en) | 1994-11-16 |
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