JPH0282484A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、暖房器、調理器、乾燥機などの熱利用機器の
熱源、特に輻射加熱源として有効な電気エネルギーを利
用した面状発熱体に関する。

（従来の技術） 従来から、面状発熱体としては、マイカなどの絶縁基材
に電熱線を巻回した構造のものや、アルミナなどのセラ
ミックスブロック中に導電回路を所望形状に埋設したも
のが知られている。

また、ホウロウ用金属基材にホウロウ層によって被覆さ
れている面状発熱導電体を結合した面状発熱体も提案さ
れ・ている（たとえば、特開昭６０−２５１７６号）。

さらに、この種の面状発熱体としては、蛇行状、渦巻き
状などの所望回路状に形成した、アルミニウム、銅、ス
チールなどの面状金属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
ートフィルムなどの合成樹脂絶縁フィルムを接着したも
のも知られている。

しかし、これらの面状発熱体はそれぞれ、耐湿性、電極
の取出し、高温での使用などに問題があった。

また、パターン化した箔状の金属発熱体を耐熱プリプレ
グに取付けた構造が提案されているが、金属とプリプレ
グとの熱膨張係数が異なるために使用温度が低いという
難点がある。

そこで、これらの欠点を解決するために、本出願人は先
に、発熱体として、炭化ケイ素前駆体を主成分とする有
機ポリマーを加熱溶融し、成形後大気中で熱処理を施し
不融化させ、不活性ガス中で焼成することにより作製さ
れるシート状セラミックス系発熱体を使用し、耐熱塗料
を介してセラミックス基体にこのシート状セラミックス
系発熱体を加熱圧着した面状発熱体を提案している（特
願昭６２−２０５８５２号明細書参照）。

（発明が解決しようとする課題） このシート状セラミックス系発熱体は、加熱圧着される
セラミックス基体と同様のセラミックスであるため、熱
膨張係数が近似し、耐熱性に優れており、温度差の大き
いヒートサイクルによっても剥離することがないという
利点を有している。

しかしながら、このような薄いシートを作製することは
容易ではなく、作製されたシートはその薄さのために取
扱いが難しく、充分な機械的強度が得にくいという問題
があった。

本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、充分な機械的強度を有し、取扱いが容易で信頼性
の高い面状発熱体を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するため・の手段） 本発明の面状発熱体は、セラミックス基体と、前記セラ
ミックス基体上に形成されたセラミックス系発熱体層と
、前記セラミックス系発熱体層上に形成された絶縁層と
を有する面状発熱体において、前記セラミックス系発熱
体層が、前記セラミックス基体上に塗布された非炭素骨
格を有する有機ポリマーの加熱焼成によって、前記セラ
ミックス基体と一体に形成されていることを特徴として
いる。

本発明の面状発熱体におけるセラミックス系発熱体層は
、非炭素骨格を有する有機ポリマーの焼成によって得ら
れるセラミックスからなり、使用される有機ポリマーと
して、たと、えば分子の主鎖の骨格中にＳｔ、　Ｔｉ５
Ｂ等の金属元素およびＯＳＮなどの原子を有するものが
挙げられる。

このようなｑ機ポリマーの焼成により得られるセラミッ
クス系発熱体としては、いわゆる半導体領域の電気抵抗
を示し、耐熱性に優れ通常１０００℃以上の使用に耐え
るものが好ましく、たとえばポリカルボシラン、ポリシ
ラスチレン、ポリチタノカルボシラン、ポリカルボシラ
スチレンなどの焼成により得られるＳｉＣや５ｉＣＴｉ
などが適している。

また、上述したような有機ポリマーの塗布方法としては
、ドクターブレード法、スピンコーティング法、スクリ
ーン印刷法、スプレー法などの各種方法が用いられる。

このような方法で有機ポリマーが塗布されたセラミック
ス基体を、大気中で加熱し、表面の有機ポリマーを不融
化させ、次いで不活性ガス中で焼成を行って、セラミッ
クス基体とセラミックス系発熱体層とが一体に形成され
ている発熱体シートを作製する。

そして、この発熱体シート上に、絶縁塗料の焼付けや絶
縁シートの圧着などによって絶縁層を形成する。

さらに、本発明の面状発熱体の絶縁層の表面には、赤外
線輻射層を形成することが好ましい。

なお、有機ポリマーを回路状に塗布したり、または、有
機ポリマーの不融化を全面でなく所望のパターン形状に
施すことで、焼成をパターン形状に行い、未焼成部分を
溶解することによって回路を形成することが可能である
。

（作　用） 本発明によれば、セラミックス系発熱体層がセラミック
ス基体と一体に形成されているため、機械的強度が向上
し、取扱いが容易になる。

さらに、セラミックス基体とセラミックス系発熱体層と
の密着性が向上し、熱効率に優れたものとなる。

また、本発明のセラミックス系発熱体層はセラミックス
基体上に非炭素骨格を有する有機ポリマーを塗布して焼
成することにより形成されるので、先のシート状発熱体
よりも容易に作製することができ、面状発熱体の製造工
程において工程数を削減することができる。

（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。

実施例１ 第１図は本発明の面状発熱体の一実施例を示す図である
。セラミックス基体１上にセラミックス系発熱体層２が
一体に形成された発熱体シート３の表面に、絶縁層４が
設けられ、面状発熱体が構成されている。

このような構成の面状発熱体を以下に示す手順によって
作製した。

始めに、アルミナを主成分とするセラミックス基体１の
表面に、ドクターブレード法によって、焼成後のＳＩＣ
膜の厚さが１００μｍとなるように、ポリカルボシラン
からなる有機ポリマーを塗布した。

そして、この有機ポリマー層を、大気中で２００−℃に
加熱することにより、不融化させた。

その後、窒素ガス中、１３００℃で焼成を行い、Ｓ【Ｃ
からなるセラミックス系発熱体層２を形成した。

このようにして、セラミックス基体１上にセラミックス
系発熱体層２が形成されている発熱体シート３を作製し
、さらに発熱体シート３上に、絶縁シートを圧告するこ
とにより絶縁層４を設け、面状発熱体を作製した。

このようにして得た面状発熱体の熱特性および熱効率を
４Ｉｌｊ定した。また、発熱体シート３について３点曲
げ強度試験（スパン：　４０ｍ＋１１）により機械的強
度を測定した。これらの結果を第１表に示す。

実施例２ アルミナを主成分とするセラミックス基体１の表面に、
スピンコーティング法により、焼成後のＳｉＣ膜が厚さ
５０μｍとなるようにポリシラスチレンからなる有機ポ
リマーを塗布し、大気中で２００℃に加熱することによ
り、不融化させた。

その後、アルゴンガス中、１３５０℃で焼成を行い、セ
ラミックス系発熱体層２を形成し、発熱体シート３を作
製した。

そして、この発熱体シート３上に絶縁層４を設け、面状
発熱体を作製した。

このようにして得た面状発熱体の熱特性および熱効率、
ならびに発熱体シート３の機械的強度をそれぞれ実施例
１と同一の条件でＤＩ定した。その結果を実施例１と併
せて第１表に示す。

実施例３〜１２ 第１表に示すセラミックス基体および（ｉ　Ｆｊ＆ポリ
マーを用い、第１表に示す条件に従って、実施例１およ
び実施例２と同様に、面状発熱体を作製した。

このようにして得た面状発熱体の熱特性および熱効率、
ならびに発熱体シート３の機械的強度をそれぞれ実施例
１と同一の条件で測定した。その結果を実施例１と併せ
て第１表に示す。

比較例 ポリカルボンランを主成分とする有機ポリマを２２０℃
で加熱溶融し、押出成形によって成形した後大気中で２
００℃の熱処理を施して不融化させ、−窒素ガス中で焼
成し、シート状セラミックス系発熱体を作製した。

得られたシート状セラミックス系発熱体を耐熱塗料を介
して、セラミックス基体に加熱圧着し、さらに、シート
状セラミックス系発熱体の表面に絶縁層を形成して面状
発熱体を作製した。

この面状発熱体について実施例１と同一の条件で熱特性
および熱効率の測定を行った。

さらに、シート状セラミックス系発熱体の機械的強度を
実施例１と同一の条件で測定した。

この結果を、実施例と併せて第１表に示す。

（以下余白） 実施例１０ 第２図は、赤外線輻射層を形成した面状発熱体の一実施
例である。

実施例１と同一の条件で、セラミックス基体１上にセラ
ミックス系発熱体層２が形成されている発熱体シート３
を作製し、絶縁層４を形成した後、赤外線輻射コーテイ
ング材を絶縁層４上に塗布し、４００℃で焼付けを行っ
て、赤外線輻射層５を形成した。

なお、赤外線輻射コーテイング材の組成は以下に示すも
のを用いた。

ポリボロシロキサン　　　　　　４０重量部酸化ジルコ
ニウム　　　　　　　３０〃酸化アルミニウム　　　　
　　　２０〃鉄・マンガン・銅・複合酸化物　２０〃Ｎ
−メチル−２−ピロリドン　　　　６０〃トルエン　　
　　　　　　　　　１８０〃このように、赤外線輻射層
５を形成した面状発熱体の８００℃における放射率は０
．９４であった。

また、赤外線輻射層が形成されていない実施例１の面状
発熱体と、赤外線輻射層を形成した本実施例の面状発熱
体とを一定温度加熱し、その温度のだけ上昇するために
要する時間を、面状発熱体表面と、表面から０．５ｃｍ
の深さにおいて測定した、牙 表 この結果を第２表に示す。

（以下余白） この結果から、赤外線輻射層を形成した面状発熱体はよ
り短時間で温度が上昇し、熱効率の良好なことが明らか
となった。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、面状発熱体にお
けるセラミックス系発熱体層が、セラミックス基体上に
非炭素骨格を有する有機ポリマを塗布してして焼成する
ことにより、セラミックス基体と一体に形成されている
ため、機械的強度が高く信頼性に優れ、取扱いの容易な
面状発熱体を得ることができる。

また、セラミックス系発熱体層の形成が、非炭素骨格を
有する有機ポリマーを塗布するという簡単な方法である
ため、より容易に面状発熱体を作製することができ、工
程数の削減を図ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ本発明の実施例の断面
図である。 １・・・・・・・・・セラミックス基体２・・・・・・
・・・セラミックス系発熱体層３・・・・・・・・・発
熱体シート ４・・・・・・・・・絶縁層 ５・・・・・・・・・赤外線輻射届

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス基体と、前記セラミックス基体上に
   形成されたセラミックス系発熱体層と、前記セラミック
   ス系発熱体層上に形成された絶縁層とを有する面状発熱
   体において、 前記セラミックス系発熱体層が、前記セラミックス基体
   上に塗布された非炭素骨格を有する有機ポリマーの加熱
   焼成によって、前記セラミックス基体と一体に形成され
   ていることを特徴とする面状発熱体。
2. （２）絶縁層の外側表面には、赤外線輻射層が形成され
   ている請求項１記載の面状発熱体。