JPH08315964A - 発熱体並びに電熱器及びその製造方法 - Google Patents
発熱体並びに電熱器及びその製造方法Info
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- JPH08315964A JPH08315964A JP12288595A JP12288595A JPH08315964A JP H08315964 A JPH08315964 A JP H08315964A JP 12288595 A JP12288595 A JP 12288595A JP 12288595 A JP12288595 A JP 12288595A JP H08315964 A JPH08315964 A JP H08315964A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】熱効率がよく、断線や基板からの剥離がない発
熱体とそれを使用した電熱器及びその製造方法を提供す
る。 【構成】耐熱性セラミックスと電熱用金属または合金と
からなり、特に耐熱性セラミックスを６０〜９０体積％
含有する発熱体及び上記発熱体を、耐熱性セラミックス
基板の表面に膜状に形成し、この発熱体の端部に電極を
配設した電熱器、さらにはその電熱器の製造方法であ
り、特に耐熱性セラミックス基板の表面に発熱体を膜状
に形成する時に、耐熱性セラミックス基板を３００〜８
００°Ｃに加熱することを特徴としている。
熱体とそれを使用した電熱器及びその製造方法を提供す
る。 【構成】耐熱性セラミックスと電熱用金属または合金と
からなり、特に耐熱性セラミックスを６０〜９０体積％
含有する発熱体及び上記発熱体を、耐熱性セラミックス
基板の表面に膜状に形成し、この発熱体の端部に電極を
配設した電熱器、さらにはその電熱器の製造方法であ
り、特に耐熱性セラミックス基板の表面に発熱体を膜状
に形成する時に、耐熱性セラミックス基板を３００〜８
００°Ｃに加熱することを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プレートヒーター等に
使用される発熱体とそれを使用した電熱器及びその製造
方法に関するものである。
使用される発熱体とそれを使用した電熱器及びその製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からの面状ヒーターは、特開昭５９
−１３００８０号公報、特開昭６１−２７７１８６号公
報や特開昭６３−６４２８０号公報に開示されているよ
うなものがある。これらは電気絶縁基板（以下、基板と
呼ぶ）の上にセラミックス発熱体や金属抵抗体を溶射
し、電気絶縁物被膜層（以下、被膜層と呼ぶ）を設けた
りしたものであった。
−１３００８０号公報、特開昭６１−２７７１８６号公
報や特開昭６３−６４２８０号公報に開示されているよ
うなものがある。これらは電気絶縁基板（以下、基板と
呼ぶ）の上にセラミックス発熱体や金属抵抗体を溶射
し、電気絶縁物被膜層（以下、被膜層と呼ぶ）を設けた
りしたものであった。
【０００３】しかしながら、特開昭５９−１３００８０
号公報のＴｉＯ2のように酸化物半導体を抵抗体とした
場合、溶射膜の形成は容易であるが、抵抗体の温度抵抗
係数が負となり温度の制御がむずかしくなる。特開昭６
１−２７７１８６号公報のように金属線を使用するとほ
うろうなどの被膜層が必要となり、発熱基板の熱容量が
大きくなりヒーターの応答性や熱効率が悪くなる。また
特開昭６３−６３４２８０号公報のようにアルミニウム
や銅など一般の金属の溶射被膜を抵抗体とする場合、基
板と金属抵抗体の熱膨張係数の違いによる剥離の問題が
起こり、また金属抵抗体の電気抵抗率が小さいために、
低い電圧で大きな電流を通じるための専用の電源が必要
となる。
号公報のＴｉＯ2のように酸化物半導体を抵抗体とした
場合、溶射膜の形成は容易であるが、抵抗体の温度抵抗
係数が負となり温度の制御がむずかしくなる。特開昭６
１−２７７１８６号公報のように金属線を使用するとほ
うろうなどの被膜層が必要となり、発熱基板の熱容量が
大きくなりヒーターの応答性や熱効率が悪くなる。また
特開昭６３−６３４２８０号公報のようにアルミニウム
や銅など一般の金属の溶射被膜を抵抗体とする場合、基
板と金属抵抗体の熱膨張係数の違いによる剥離の問題が
起こり、また金属抵抗体の電気抵抗率が小さいために、
低い電圧で大きな電流を通じるための専用の電源が必要
となる。
【０００４】すなわち、従来の面状ヒーターは抵抗体の
抵抗温度が負であったり、ヒーターの熱容量が大きかっ
たり、抵抗体が剥離しやすくかつ抵抗の大きな抵抗体が
作れなかったりして、実用上の問題点があった。
抵抗温度が負であったり、ヒーターの熱容量が大きかっ
たり、抵抗体が剥離しやすくかつ抵抗の大きな抵抗体が
作れなかったりして、実用上の問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記従来技術
の問題点に鑑み、熱効率がよく、断線や基板からの剥離
がない発熱体とそれを使用した電熱器及びその製造方法
を提供することを目的とするものである。
の問題点に鑑み、熱効率がよく、断線や基板からの剥離
がない発熱体とそれを使用した電熱器及びその製造方法
を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、耐熱性セラ
ミックスと電熱用金属または合金とを複合化した電気抵
抗発熱体を得、これを溶射によって耐熱性セラミックス
基板の表面に膜状に形成することによって前記課題を解
決した。
ミックスと電熱用金属または合金とを複合化した電気抵
抗発熱体を得、これを溶射によって耐熱性セラミックス
基板の表面に膜状に形成することによって前記課題を解
決した。
【０００７】発熱体の成分である電熱用金属または合金
は、抵抗温度係数が小さく、空気中の耐酸化性にすぐ
れ、体積電気抵抗率が金属としては大きく、その名のご
とく電熱用にすぐれている。ヒーター基板の材料と発熱
体の成分である耐熱性セラミックスとは同一の材料もし
くは組成的に類似の材料、または熱的に基板と反応する
耐熱性セラミックスである電気絶縁材料であることが好
ましく、基板と発熱体との熱膨張係数の差を小さくし密
着強度をより高めることができる。
は、抵抗温度係数が小さく、空気中の耐酸化性にすぐ
れ、体積電気抵抗率が金属としては大きく、その名のご
とく電熱用にすぐれている。ヒーター基板の材料と発熱
体の成分である耐熱性セラミックスとは同一の材料もし
くは組成的に類似の材料、または熱的に基板と反応する
耐熱性セラミックスである電気絶縁材料であることが好
ましく、基板と発熱体との熱膨張係数の差を小さくし密
着強度をより高めることができる。
【０００８】また発熱体の成分である耐熱性セラミック
スの含有量が、６０体積％より少なくなると、基板との
十分な密着強度が得られず、基板と発熱体との熱膨張係
数の差に起因して剥離し易くなる。一方９０体積％より
多くなると、通電しにくくなり、導電部の表面負荷密度
が大きくなって、通電しても局部的に発熱して断線して
しまう。このため発熱体の成分である耐熱性セラミック
スの含有量は６０〜９０体積％であることが好ましい。
スの含有量が、６０体積％より少なくなると、基板との
十分な密着強度が得られず、基板と発熱体との熱膨張係
数の差に起因して剥離し易くなる。一方９０体積％より
多くなると、通電しにくくなり、導電部の表面負荷密度
が大きくなって、通電しても局部的に発熱して断線して
しまう。このため発熱体の成分である耐熱性セラミック
スの含有量は６０〜９０体積％であることが好ましい。
【０００９】そして発熱体の成分である耐熱性セラミッ
クスとしては、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミ
ックスや耐熱ガラス等の電気絶縁材料が適している。さ
らに、本発明の発熱体の基板上への形成の方法は種々あ
るが、耐熱性セラミックス粉末と電熱用金属または合金
粉末からなる混合粉末を溶射することで、容易に耐熱性
セラミックス基板の表面に、発熱体を剥離しにくい膜状
に形成することができる。そしてこのようにして形成し
た発熱体の端部に電極を設けた電熱器は、前記のように
被膜層を必要としないので熱効率が良く、発熱体の断線
や基板からの剥離がなく、経時的にも安定した発熱をす
る。
クスとしては、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミ
ックスや耐熱ガラス等の電気絶縁材料が適している。さ
らに、本発明の発熱体の基板上への形成の方法は種々あ
るが、耐熱性セラミックス粉末と電熱用金属または合金
粉末からなる混合粉末を溶射することで、容易に耐熱性
セラミックス基板の表面に、発熱体を剥離しにくい膜状
に形成することができる。そしてこのようにして形成し
た発熱体の端部に電極を設けた電熱器は、前記のように
被膜層を必要としないので熱効率が良く、発熱体の断線
や基板からの剥離がなく、経時的にも安定した発熱をす
る。
【００１０】溶射の場合、溶射の火炎により基板が加熱
されると溶射膜の剥離を生じやすく、基板が過熱しない
ように基板の冷却を行いながら溶射するのが一般的であ
る。しかしながら、耐熱性セラミックス基板に耐熱性酸
化粉末と電熱用金属または合金の粉末からなる混合粉末
を溶射するときは、基板を加熱することで、より強い溶
射膜を形成することができる。すなわち、基板を加熱す
ることで溶射皮膜の冷却速度が遅くなり、溶射された高
温の耐熱性セラミックスや電熱用金属の酸化皮膜と基板
との間で相互拡散による結合がおこるものと考えられ
る。基板加熱の効果は３００°Ｃから現れ、一方、基板
の変形や電熱用金属または合金の過剰な酸化が進むので
８００°Ｃ以下が望ましい。しかしながら、基板の加熱
を行うと、溶射終了後の冷却時に溶射膜の剥離が生じや
すいので、溶射膜と基板の熱膨張率をなるべく合わせる
必要がある。
されると溶射膜の剥離を生じやすく、基板が過熱しない
ように基板の冷却を行いながら溶射するのが一般的であ
る。しかしながら、耐熱性セラミックス基板に耐熱性酸
化粉末と電熱用金属または合金の粉末からなる混合粉末
を溶射するときは、基板を加熱することで、より強い溶
射膜を形成することができる。すなわち、基板を加熱す
ることで溶射皮膜の冷却速度が遅くなり、溶射された高
温の耐熱性セラミックスや電熱用金属の酸化皮膜と基板
との間で相互拡散による結合がおこるものと考えられ
る。基板加熱の効果は３００°Ｃから現れ、一方、基板
の変形や電熱用金属または合金の過剰な酸化が進むので
８００°Ｃ以下が望ましい。しかしながら、基板の加熱
を行うと、溶射終了後の冷却時に溶射膜の剥離が生じや
すいので、溶射膜と基板の熱膨張率をなるべく合わせる
必要がある。
【００１１】なお、本発明の発熱体の組成を基板に近く
なるにつれ耐熱性セラミックスの成分が多くなるように
成分的に傾斜させれば、基板と溶射膜の熱膨張率差によ
り生じる応力を小さくすることができ、より経時的に安
定した発熱をする電熱器となる発熱体と基板の組合せが
得られる。
なるにつれ耐熱性セラミックスの成分が多くなるように
成分的に傾斜させれば、基板と溶射膜の熱膨張率差によ
り生じる応力を小さくすることができ、より経時的に安
定した発熱をする電熱器となる発熱体と基板の組合せが
得られる。
【００１２】
【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。
ここでとり上げるものは、本発明を代表するものであ
り、これらに限定されるものではない。たとえば、溶射
の方法は減圧プラズマ溶射、爆発溶射、火炎溶射等でも
可能である。
ここでとり上げるものは、本発明を代表するものであ
り、これらに限定されるものではない。たとえば、溶射
の方法は減圧プラズマ溶射、爆発溶射、火炎溶射等でも
可能である。
【００１３】実施例ｌ 耐熱性セラミックスとニッケルクロム合金とからなる表
１に示す成分の溶射用粉末を作製した。
１に示す成分の溶射用粉末を作製した。
【００１４】
【表１】
【００１５】この粉末を結晶化ガラスの基板１（１００
ｍｍ×２５ｍｍ×３ｍｍ）に図ｌの斜線部に示すよう
に、大気中でプラズマ溶射して被膜２を形成した。プラ
ズマ溶射時には、基板の余熱を５００°Ｃで行った。こ
の被膜の剥離状態及び厚み、電気抵抗の測定結果を表２
に示す。なお図ｌ中数値の単位はｍｍである。
ｍｍ×２５ｍｍ×３ｍｍ）に図ｌの斜線部に示すよう
に、大気中でプラズマ溶射して被膜２を形成した。プラ
ズマ溶射時には、基板の余熱を５００°Ｃで行った。こ
の被膜の剥離状態及び厚み、電気抵抗の測定結果を表２
に示す。なお図ｌ中数値の単位はｍｍである。
【００１６】
【表２】
【００１７】これらの試片のうち、剥離しなかったもの
に電流を通じ発熱試験を行った。電流はそれぞれの抵抗
値に応じて６０ｗになるように設定した。
に電流を通じ発熱試験を行った。電流はそれぞれの抵抗
値に応じて６０ｗになるように設定した。
【００１８】この通電試験後の剥離状態、被膜の到達温
度の結果を表２に示す。表２の結果のように、ニッケル
クロム合金と耐熱性セラミックスの混合物、特に耐熱性
セラミックスを６０〜９０体積％含有する混合物を用い
ることで結晶化ガラスの表面に被膜を形成することがで
き、しかもその被膜は表３に示すように通電により発熱
させることができた。
度の結果を表２に示す。表２の結果のように、ニッケル
クロム合金と耐熱性セラミックスの混合物、特に耐熱性
セラミックスを６０〜９０体積％含有する混合物を用い
ることで結晶化ガラスの表面に被膜を形成することがで
き、しかもその被膜は表３に示すように通電により発熱
させることができた。
【００１９】
【表３】
【００２０】実施例２ 耐熱性セラミックスとニッケルクロム合金とからなる表
４に示す成分の溶射用粉末を作製した。
４に示す成分の溶射用粉末を作製した。
【００２１】
【表４】
【００２２】この粉末を結晶化ガラスの基板（１００ｍ
ｍ×２５ｍｍ×３ｍｍ）に実施例１同様に、大気中でプ
ラズマ溶射した。プラズマ溶射時には、基板の予熱を５
００°Ｃで行った。この被膜の剥離状態及び厚み、電気
抵抗の測定結果を表５に示す。
ｍ×２５ｍｍ×３ｍｍ）に実施例１同様に、大気中でプ
ラズマ溶射した。プラズマ溶射時には、基板の予熱を５
００°Ｃで行った。この被膜の剥離状態及び厚み、電気
抵抗の測定結果を表５に示す。
【００２３】これらの試片に電流を通じ発熱試験を行っ
た。電流はそれぞれの抵抗値に応じて６０ｗになるよう
に設定した。この通電試験後の剥離状態、被膜の到達温
度の結果を表３に併せて示す。表５の結果のように、ニ
ッケルクロム合金と耐熱性セラミックスの混合物を混合
比を変えながら溶射することにより、結晶化ガラスの表
面に被膜を形成することができた。その被膜は表３に示
すように通電により発熱させることができ、しかもその
被膜は通電の断線による温度変化に対し、著しく断線し
にくくなった。
た。電流はそれぞれの抵抗値に応じて６０ｗになるよう
に設定した。この通電試験後の剥離状態、被膜の到達温
度の結果を表３に併せて示す。表５の結果のように、ニ
ッケルクロム合金と耐熱性セラミックスの混合物を混合
比を変えながら溶射することにより、結晶化ガラスの表
面に被膜を形成することができた。その被膜は表３に示
すように通電により発熱させることができ、しかもその
被膜は通電の断線による温度変化に対し、著しく断線し
にくくなった。
【００２４】
【表５】
【００２５】実施例３ 耐熱性セラミックスと鉄クロムアルミニウム合金とから
なる表６に示す成分の溶射用粉末を作製した。
なる表６に示す成分の溶射用粉末を作製した。
【００２６】
【表６】
【００２７】この粉末をコージェライトの基板（ｌ００
ｍｍ×２５ｍｍ×３ｍｍ）に実施例１同様に、大気中で
プラズマ溶射して被膜を形成した。プラズマ溶射時に
は、基板の予熱を５００°Ｃで行った。この被膜の剥離
状態及び厚み、電気抵抗の測定結果を表７に示す。
ｍｍ×２５ｍｍ×３ｍｍ）に実施例１同様に、大気中で
プラズマ溶射して被膜を形成した。プラズマ溶射時に
は、基板の予熱を５００°Ｃで行った。この被膜の剥離
状態及び厚み、電気抵抗の測定結果を表７に示す。
【００２８】
【表７】
【００２９】これらの試片のうち、剥離しなかったもの
に電流を通じ発熱試験を行った。電流はそれぞれの抵抗
値に応じて３０ｗになるように設定した。この通電試験
後の剥離状態、被膜の到達温度の結果を表８に示す。表
７の結果のように、鉄クロムアルミ合金と耐熱性セラミ
ックス混合物、特に鉄クロムアルミ合金を１０〜４０％
含有する混合物を用いることでコージュライトの表面に
被膜を形成することができ、しかもその被膜は表８に示
すように通電により発熱させることができた。
に電流を通じ発熱試験を行った。電流はそれぞれの抵抗
値に応じて３０ｗになるように設定した。この通電試験
後の剥離状態、被膜の到達温度の結果を表８に示す。表
７の結果のように、鉄クロムアルミ合金と耐熱性セラミ
ックス混合物、特に鉄クロムアルミ合金を１０〜４０％
含有する混合物を用いることでコージュライトの表面に
被膜を形成することができ、しかもその被膜は表８に示
すように通電により発熱させることができた。
【００３０】
【表８】
【００３１】
【発明の効果】以上述べて来た如く請求項１ないし請求
項２記載の発熱体は、発熱体を覆う被覆層がないので熱
効率が良く、これを用いた請求項３記載の発熱器は基板
と発熱体の熱膨張係数の差が大きくないので断線や基板
からの剥離がなく安定した発熱をし、耐酸化性が向上し
寿命が従来のものより大幅に延びる。
項２記載の発熱体は、発熱体を覆う被覆層がないので熱
効率が良く、これを用いた請求項３記載の発熱器は基板
と発熱体の熱膨張係数の差が大きくないので断線や基板
からの剥離がなく安定した発熱をし、耐酸化性が向上し
寿命が従来のものより大幅に延びる。
【図１】本発明の実施例を説明するための図。
１ 基板 ２ 被膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 力久 勝利 福岡市南区塩原２丁目１番47号 九州電力 株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 耐熱性セラミックスと電熱用金属または
合金の複合物からなることを特徴とする発熱体。 - 【請求項２】 耐熱性セラミックスを６０〜９０体積％
含有することを特徴とする請求項１記載の発熱体。 - 【請求項３】 耐熱性セラミックスと電熱用金属または
合金の複合物からなる発熱体を、耐熱性セラミックス基
板の表面に膜状に形成し、該発熱体の端部に電極を配設
したことを特徴とする電熱器。 - 【請求項４】 耐熱性セラミックス粉末と電熱用金属ま
たは合金の粉末からなる混合粉末を溶射して、耐熱性セ
ラミックス基板の表面に発熱体を膜状に形成した後、該
発熱体の端部に電極を配設することを特徴とする電熱器
の製造方法。 - 【請求項５】 耐熱性セラミックス粉末と電熱用金属ま
たは合金の粉末からなる混合粉末を溶射して、耐熱性セ
ラミックス基板の表面に発熱体を膜状に形成するとき
に、耐熱性セラミックス基板を、３００°Ｃ以上８００
°Ｃ以下に加熱することを特徴とする請求項４記載の電
熱器の製造方法。 - 【請求項６】 溶射のたびに耐熱性セラミックス粉末と
電熱用金属または合金の粉末の混合比を変えて、耐熱性
セラミックス粉末と電熱用金属または合金の粉末からな
る混合粉末を繰返し溶射して、電熱用金属または合金の
混合比が基板から離れるにつれて段階的に増すような発
熱体とすることを特徴とする請求項４記載の電熱器の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12288595A JPH08315964A (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 発熱体並びに電熱器及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12288595A JPH08315964A (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 発熱体並びに電熱器及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08315964A true JPH08315964A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=14847050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12288595A Withdrawn JPH08315964A (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 発熱体並びに電熱器及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08315964A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005348820A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Olympus Corp | 発熱素子、それを用いた医療用処置具、処置装置 |
-
1995
- 1995-05-22 JP JP12288595A patent/JPH08315964A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005348820A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Olympus Corp | 発熱素子、それを用いた医療用処置具、処置装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020806 |