JPH04245185A - 発熱体およびその製造方法 - Google Patents
発熱体およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH04245185A JPH04245185A JP3010631A JP1063191A JPH04245185A JP H04245185 A JPH04245185 A JP H04245185A JP 3010631 A JP3010631 A JP 3010631A JP 1063191 A JP1063191 A JP 1063191A JP H04245185 A JPH04245185 A JP H04245185A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heating element
- heating
- nickel
- metal foil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Resistance Heating (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、暖房器、調理器などの
電熱器具に用いる高温の発熱体とその製造法に関するも
のである。
電熱器具に用いる高温の発熱体とその製造法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来からこの種の発熱体としては、電熱
線をマイカ板に巻回したマイカヒータや、シーズヒータ
、石英管ヒータなどが知られている。
線をマイカ板に巻回したマイカヒータや、シーズヒータ
、石英管ヒータなどが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
発熱体では以下のような問題があった。
発熱体では以下のような問題があった。
【０００４】すなわち、従来の発熱体は、発熱線の周囲
に管壁や側壁があり、被加熱物の加熱は、その管壁や側
壁を通して行われる。そのため、発熱線で発生した熱は
そのまま輻射エネルギーとして放射されず、ほとんどの
場合は、管壁や側壁まで熱伝達された後に、その部分か
らの二次輻射となる。従って、赤外線輻射エネルギーの
大小は、基本的には管壁や側壁の温度によって決まる。 従って、輻射加熱利用の観点から、輻射温度を例えば調
理器の輻射加熱に最適の８００℃にしようとすると、発
熱体の温度はそれよりも高い温度、例えば１０００℃に
設定することが必要になる。そのため発熱線の耐熱要求
は過酷なものとなり、それに耐えられる実用的な発熱線
材はなかった。
に管壁や側壁があり、被加熱物の加熱は、その管壁や側
壁を通して行われる。そのため、発熱線で発生した熱は
そのまま輻射エネルギーとして放射されず、ほとんどの
場合は、管壁や側壁まで熱伝達された後に、その部分か
らの二次輻射となる。従って、赤外線輻射エネルギーの
大小は、基本的には管壁や側壁の温度によって決まる。 従って、輻射加熱利用の観点から、輻射温度を例えば調
理器の輻射加熱に最適の８００℃にしようとすると、発
熱体の温度はそれよりも高い温度、例えば１０００℃に
設定することが必要になる。そのため発熱線の耐熱要求
は過酷なものとなり、それに耐えられる実用的な発熱線
材はなかった。
【０００５】また、発熱体の熱容量の面からも、発熱線
に加えて、管壁や側壁の加熱も熱容量として加算される
ため、通電後の温度立ち上がりの面では不利であった。
に加えて、管壁や側壁の加熱も熱容量として加算される
ため、通電後の温度立ち上がりの面では不利であった。
【０００６】また、発熱線を裸の状態で使用しようとす
ると、耐食性に問題があったり、輻射面積が小さいため
、輻射加熱分布にむらがあったりする問題があった。
ると、耐食性に問題があったり、輻射面積が小さいため
、輻射加熱分布にむらがあったりする問題があった。
【０００７】本発明は上記問題を解決し、加熱立ち上が
り時間が短く、しかも高温で使用しても信頼性の高い赤
外線輻射を利用する発熱体とその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
り時間が短く、しかも高温で使用しても信頼性の高い赤
外線輻射を利用する発熱体とその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の発熱体は、パターン化された耐熱金属箔
表面にニッケル−アルミニウム合金層を形成する構成と
した。また、上記ニッケル−アルミニウム合金層はニッ
ケルとアルミニウムをプラズマ溶射にて同時に皮膜形成
した後加熱処理によりニッケルとアルミニウムを合金化
して製造する。
めに、本発明の発熱体は、パターン化された耐熱金属箔
表面にニッケル−アルミニウム合金層を形成する構成と
した。また、上記ニッケル−アルミニウム合金層はニッ
ケルとアルミニウムをプラズマ溶射にて同時に皮膜形成
した後加熱処理によりニッケルとアルミニウムを合金化
して製造する。
【０００９】
【作用】本発明は、パターン化した金属箔表面にニッケ
ル−アルミニウム合金層を形成し管壁や側壁なしでその
まま用いるので、熱容量が小さくなる。また、表面に耐
熱性が高く耐食性に優れた合金皮膜が形成される。さら
に発熱体の空間配置は平面上に広がったものとなる。
ル−アルミニウム合金層を形成し管壁や側壁なしでその
まま用いるので、熱容量が小さくなる。また、表面に耐
熱性が高く耐食性に優れた合金皮膜が形成される。さら
に発熱体の空間配置は平面上に広がったものとなる。
【００１０】
【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。図１は本発明の１実施例の発熱体の断面図で
あり、同図において、発熱体１は、パターン化された耐
熱金属箔２の表面にニッケル−アルミニウム合金層３が
形成されている。これは、まず耐熱金属箔をパターン化
した後に、ニッケル−アルミニウムを同時にプラズマ溶
射し、さらに加熱処理により合金化して作る。
説明する。図１は本発明の１実施例の発熱体の断面図で
あり、同図において、発熱体１は、パターン化された耐
熱金属箔２の表面にニッケル−アルミニウム合金層３が
形成されている。これは、まず耐熱金属箔をパターン化
した後に、ニッケル−アルミニウムを同時にプラズマ溶
射し、さらに加熱処理により合金化して作る。
【００１１】耐熱金属箔としては、鉄−クロム−アルミ
ニウム系、ニッケル−クロム系、各種ステンレス系鋼板
などが用いられる。耐熱金属箔の厚みとしては、３０μ
ｍから２００μｍが用いられる。通常用いられる耐熱金
属箔の固有抵抗値からして、ＡＣ１００Ｖ電源用発熱体
としての抵抗特性を考慮すると、耐熱金属箔の厚みが２
００μｍを越えると、幅が狭く、長い状態で用いること
、即ち巻線タイプの方式にすることが必要となり、熱輻
射分布の観点から不利となる。また、３０μｍ以下とな
ると加工が著しく困難となる。発熱体のパターン化は必
要サイズの箔から、プレスもしくはエッチングなどによ
りパターンを得るか、または所定の幅の線材を用いて必
要なパターンを形成しても良い。
ニウム系、ニッケル−クロム系、各種ステンレス系鋼板
などが用いられる。耐熱金属箔の厚みとしては、３０μ
ｍから２００μｍが用いられる。通常用いられる耐熱金
属箔の固有抵抗値からして、ＡＣ１００Ｖ電源用発熱体
としての抵抗特性を考慮すると、耐熱金属箔の厚みが２
００μｍを越えると、幅が狭く、長い状態で用いること
、即ち巻線タイプの方式にすることが必要となり、熱輻
射分布の観点から不利となる。また、３０μｍ以下とな
ると加工が著しく困難となる。発熱体のパターン化は必
要サイズの箔から、プレスもしくはエッチングなどによ
りパターンを得るか、または所定の幅の線材を用いて必
要なパターンを形成しても良い。
【００１２】耐熱金属箔表面に合金層を形成する方法と
しては、耐熱金属箔表面にニッケル更にアルミニウムを
相次いでクラッド加工してそれを焼成して合金化する方
法があるが、耐熱金属箔の加工性に制約があること、板
で加工後切断する際に端面に素地の金属がどうしても露
出してしまうため、耐食性にばらつきが生ずるという欠
点があった。また、表面の合金層の厚みも、クラッド加
工の加工性の条件から、膜厚を厚くできにくいという問
題があるが、本方法によれば、そのような問題は解消さ
れる。
しては、耐熱金属箔表面にニッケル更にアルミニウムを
相次いでクラッド加工してそれを焼成して合金化する方
法があるが、耐熱金属箔の加工性に制約があること、板
で加工後切断する際に端面に素地の金属がどうしても露
出してしまうため、耐食性にばらつきが生ずるという欠
点があった。また、表面の合金層の厚みも、クラッド加
工の加工性の条件から、膜厚を厚くできにくいという問
題があるが、本方法によれば、そのような問題は解消さ
れる。
【００１３】図２に、本発明の発熱体の１実施例の平面
図を示す。１は本発明の発熱体で、セラミックス等から
なる支持体４で支持されて、実用に供せられる。従来の
シーズヒータ等の棒状ヒータに比較して大きな輻射面積
を有している。
図を示す。１は本発明の発熱体で、セラミックス等から
なる支持体４で支持されて、実用に供せられる。従来の
シーズヒータ等の棒状ヒータに比較して大きな輻射面積
を有している。
【００１４】本発明の発熱体１が高温下で優れた耐食性
を示す理由については以下のように推定している。一般
的に、高温下での発熱体の耐食性を支配する腐食挙動は
２つある。１つは、高温酸化による腐食と、もう１つは
塩分等を含む水分による湿式の腐食である。高温酸化は
、金属表面に酸化生成物のスケールが形成され、そのス
ケールが脱離して進行する腐食形態である。湿式腐食は
、水溶液中における金属の電気化学的腐食である。すな
わち、金属は水素イオンの還元反応の同時反応としてイ
オン化して溶解する。そして溶解は発熱体に通電されて
いると加速される。
を示す理由については以下のように推定している。一般
的に、高温下での発熱体の耐食性を支配する腐食挙動は
２つある。１つは、高温酸化による腐食と、もう１つは
塩分等を含む水分による湿式の腐食である。高温酸化は
、金属表面に酸化生成物のスケールが形成され、そのス
ケールが脱離して進行する腐食形態である。湿式腐食は
、水溶液中における金属の電気化学的腐食である。すな
わち、金属は水素イオンの還元反応の同時反応としてイ
オン化して溶解する。そして溶解は発熱体に通電されて
いると加速される。
【００１５】これに対してアルミニウム−ニッケル合金
は、酸化雰囲気中でも安定でスケールが成長しにくい特
性を有する。また、出来た酸化膜は密度が高く剥離しに
くい性質をもっている。これにより、高温酸化に強くな
る。また、表面のニッケル−アルミニウム合金は、耐熱
金属箔の金属よりは電気化学的に卑で、湿式の電気化学
的腐食においては犠牲陽極として作用すると考えられる
。したがって、湿式腐食も防止され、全体的に高温下で
、優れた耐食性を発揮する。プラズマ溶射で形成された
合金層はピンホールなど含み、完全な膜にはなっていな
いが、合金層は犠牲陽極として作用することから、ピン
ホールの存在は耐食性にはあまり悪影響を及ぼさないこ
とになる。
は、酸化雰囲気中でも安定でスケールが成長しにくい特
性を有する。また、出来た酸化膜は密度が高く剥離しに
くい性質をもっている。これにより、高温酸化に強くな
る。また、表面のニッケル−アルミニウム合金は、耐熱
金属箔の金属よりは電気化学的に卑で、湿式の電気化学
的腐食においては犠牲陽極として作用すると考えられる
。したがって、湿式腐食も防止され、全体的に高温下で
、優れた耐食性を発揮する。プラズマ溶射で形成された
合金層はピンホールなど含み、完全な膜にはなっていな
いが、合金層は犠牲陽極として作用することから、ピン
ホールの存在は耐食性にはあまり悪影響を及ぼさないこ
とになる。
【００１６】ここで、発熱体を高温下で使用する意義に
ついて説明する。８００〜９００℃という温度が、輻射
加熱の応用面で有利な理由は、多くの被加熱体に含まれ
る水の赤外線吸収が３μｍにあり、その吸収特性を生か
そうとすれば、プランクの輻射の法則から８００〜９０
０℃の輻射体温度が有利になるためである。有利である
にも拘らず用いられなかった理由は、耐食性に問題があ
ったためである。
ついて説明する。８００〜９００℃という温度が、輻射
加熱の応用面で有利な理由は、多くの被加熱体に含まれ
る水の赤外線吸収が３μｍにあり、その吸収特性を生か
そうとすれば、プランクの輻射の法則から８００〜９０
０℃の輻射体温度が有利になるためである。有利である
にも拘らず用いられなかった理由は、耐食性に問題があ
ったためである。
【００１７】発熱体の評価方法は次の方法により行った
。先ず、耐熱性金属箔としては、鉄−クロム−アルミニ
ウム系のＦＣＨ−１およびニッケル−クロム系のＮＣＨ
−１の４０μｍの厚みで、６ｍｍの幅の箔を用意し、そ
の表面に片面約５μｍの厚みでアルミニウム粉末とニッ
ケル粉末を用いてプラズマ溶射した。その後、９００℃
で１時間加熱処理して合金化した。Ｘ線回折で合金層を
分析したところ、Ｎｉ３ Ａｌが生成しているのが認め
られた。この方法により得られた発熱体に通電し、表面
温度を８００℃とした。この状態で５％の食塩水０．５
ｃｃを２分毎に滴下して、発熱体が破断にいたるまでの
滴下回数でその耐食性を評価した。滴下回数は下記の通
りであった。ＦＣＨ−１のみ：１０回、ＮＣＨ−１のみ
：１５回、発明品１（ＦＣＨ−１表面に合金層形成した
もの）：８９回、発明品２（ＮＣＨ−１表面に合金層形
成したもの）：１２２回であった。
。先ず、耐熱性金属箔としては、鉄−クロム−アルミニ
ウム系のＦＣＨ−１およびニッケル−クロム系のＮＣＨ
−１の４０μｍの厚みで、６ｍｍの幅の箔を用意し、そ
の表面に片面約５μｍの厚みでアルミニウム粉末とニッ
ケル粉末を用いてプラズマ溶射した。その後、９００℃
で１時間加熱処理して合金化した。Ｘ線回折で合金層を
分析したところ、Ｎｉ３ Ａｌが生成しているのが認め
られた。この方法により得られた発熱体に通電し、表面
温度を８００℃とした。この状態で５％の食塩水０．５
ｃｃを２分毎に滴下して、発熱体が破断にいたるまでの
滴下回数でその耐食性を評価した。滴下回数は下記の通
りであった。ＦＣＨ−１のみ：１０回、ＮＣＨ−１のみ
：１５回、発明品１（ＦＣＨ−１表面に合金層形成した
もの）：８９回、発明品２（ＮＣＨ−１表面に合金層形
成したもの）：１２２回であった。
【００１８】耐食性が改善されたのは、先に推定した理
由によると考えられる。ここでは、合金層の膜厚を両面
それぞれ５μｍで試験したが、この膜厚は必要に応じて
増減可能である。膜厚はプラズマ溶射の時間または金属
微粉末の送り速度を変えることで変化させられる。耐食
性のうち、湿式腐食は膜厚が厚い方が良好な耐食性が期
待できるが、耐熱性金属箔との熱膨張率差があるためあ
まり膜厚が厚いと合金層が剥離する懸念がある。膜厚と
しては２〜１０μｍの範囲が望ましい。
由によると考えられる。ここでは、合金層の膜厚を両面
それぞれ５μｍで試験したが、この膜厚は必要に応じて
増減可能である。膜厚はプラズマ溶射の時間または金属
微粉末の送り速度を変えることで変化させられる。耐食
性のうち、湿式腐食は膜厚が厚い方が良好な耐食性が期
待できるが、耐熱性金属箔との熱膨張率差があるためあ
まり膜厚が厚いと合金層が剥離する懸念がある。膜厚と
しては２〜１０μｍの範囲が望ましい。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば次の効果が
得られる。
得られる。
【００２０】（１）パターン化され耐熱金属箔表面にニ
ッケル−アルミニウム合金層が形成され、熱容量が小さ
いので昇温速度の早い発熱体が得られる。
ッケル−アルミニウム合金層が形成され、熱容量が小さ
いので昇温速度の早い発熱体が得られる。
【００２１】（２）パターン化された耐熱金属箔表面に
高温下での耐食性に優れた合金層が形成されているため
、従来用いることが出来なかった８００℃以上の過酷な
腐食環境下での使用が可能となった。
高温下での耐食性に優れた合金層が形成されているため
、従来用いることが出来なかった８００℃以上の過酷な
腐食環境下での使用が可能となった。
【００２２】（３）耐熱金属箔をパターン化して用いる
ため、輻射面積が従来の棒状ヒータと比較して大きく、
輻射分布の有利な加熱ができる。
ため、輻射面積が従来の棒状ヒータと比較して大きく、
輻射分布の有利な加熱ができる。
【００２３】（４）発熱体の周囲に管壁や側壁がないた
め昇温速度が早く、高温の輻射加熱ができる。
め昇温速度が早く、高温の輻射加熱ができる。
【００２４】（５）プラズマ溶射により合金層を形成す
るので、その溶射パターンを変えることで、１つの発熱
体でも耐食環境のレベルに応じて膜厚を調整することで
、使い方にあった耐食水準をもたせられる。
るので、その溶射パターンを変えることで、１つの発熱
体でも耐食環境のレベルに応じて膜厚を調整することで
、使い方にあった耐食水準をもたせられる。
【００２５】（６）他の皮膜形成法と比較して、特にタ
ーミナル部は溶射しないことで後の端子取り付けなどの
工程が簡略化できる。
ーミナル部は溶射しないことで後の端子取り付けなどの
工程が簡略化できる。
【図１】本発明の１実施例における発熱体の断面図
【図
２】本発明の発熱体の上面図
２】本発明の発熱体の上面図
１ 発熱体
２ パターン化された耐熱金属箔
３ ニッケル−アルミニウム合金層
Claims (2)
- 【請求項１】パターン化された耐熱金属箔表面にニッケ
ル−アルミニウム合金層を形成した発熱体。 - 【請求項２】パターン化された耐熱金属箔表面に、ニッ
ケルおよびアルミニウムをプラズマ溶射にて同時に皮膜
形成した後加熱処理によりニッケルとアルミニウムを合
金化する請求項１記載の発熱体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3010631A JPH04245185A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 発熱体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3010631A JPH04245185A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 発熱体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04245185A true JPH04245185A (ja) | 1992-09-01 |
Family
ID=11755569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3010631A Pending JPH04245185A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 発熱体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04245185A (ja) |
-
1991
- 1991-01-31 JP JP3010631A patent/JPH04245185A/ja active Pending
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