JPH1032082A - 面状発熱体 - Google Patents

面状発熱体

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JPH1032082A
JPH1032082A JP20662396A JP20662396A JPH1032082A JP H1032082 A JPH1032082 A JP H1032082A JP 20662396 A JP20662396 A JP 20662396A JP 20662396 A JP20662396 A JP 20662396A JP H1032082 A JPH1032082 A JP H1032082A
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JP
Japan
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resistor
thermal expansion
coefficient
heating element
stainless steel
Prior art date
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Pending
Application number
JP20662396A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Sasada
政宏 笹田
Hiroo Kiyohara
浩朗 清原
Shigeki Noda
茂樹 野田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurabe Industrial Co Ltd
Original Assignee
Kurabe Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温域での用途に使用されたり、或いは、急
激な温度上昇を必要とする高ワットでの用途に使用で
き、且つ、小型の面状発熱体を提供すること。 【解決手段】 金属箔からなる抵抗体1をマイカ材から
なる絶縁体3、5によって挟持し一体化してなる面状発
熱体において、上記抵抗体1の熱膨張率は比較的低く上
記マイカ材3、5の熱膨張率と同じ若しくは近いもので
あり、且つ、上記抵抗体1の抵抗密度が2Ω〜10Ω/
cm2 であることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、面状発熱体に係
り、特に、高温域での用途に使用されたり、或いは、急
激な温度上昇を必要とする高ワットでの用途に好適であ
って、且つ、小型化を図ることができるように工夫した
ものに関する。
【0002】
【従来の技術】面状発熱体としては、例えば、金属製の
抵抗体を集成マイカプリプレグによって挟持し、加熱・
圧着して一体化したものがある。この場合には、上記抵
抗体は打抜き等によって所定のパターンに形成されてい
て、比較的「疎」の状態になっている。例えば、パター
ンの幅が1mm、パターン間の間隔が1.3mm程度であ
り、その場合の抵抗密度が1.6Ω/cm2 程度である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と次のような問題があった。まず、従来の構成による面
状発熱体の場合には、比較的大型になってしまい。その
為、設置スペースに制限があるような場合には、使用す
ることができないという問題があった。このような問題
に対しては、例えば、抵抗体をエッチング加工によって
細密(薄くて細い密なパターン)なパターンとして得る
ことが考えられ、それによって、それ程大型化させるこ
となく、抵抗密度が2Ω/cm2 以上の面状発熱体を得る
ことができると考えられる。しかしながら、この場合に
は、別の問題が生じてしまう。すなわち、上記のような
「密」な抵抗体パターンを構成した場合には、抵抗体パ
ターンの幅及び間隔が1mm以下となるので、発熱時にお
ける抵抗体の熱膨張の問題を無視することができなくな
ってしまうものである。具体的には、まず、抵抗体自身
の問題があり、すなわち、従来使用されている抵抗体の
場合には、比較的熱膨張率が高い材質を使用しているの
で(例えば、アルミニウム、熱膨張率が23×10-6
℃)、上記熱膨張によって隣接するパータン同士が接触
して短絡したり、或いは、パターンがずれることにより
短絡してしまうようなことが予想され、所望の発熱を提
供できなくなってしまう。又、別の問題として、抵抗体
と絶縁体との間の熱膨張率の違いによる問題がある。す
なわち、従来の場合には、抵抗体と絶縁体との間に比較
的熱膨張率の違いがあった。例えば、抵抗体としてオー
ステナイト系ステンレス鋼を使用した場合には、その熱
膨張率は17×10-6/℃であり、一方、絶縁体として
のマイカ材の熱膨張率は14×10-6/℃以下と、上記
オーステナイト系ステンレス鋼の熱膨張率17×10-6
/℃よりも低い値となっている。そのため、熱膨張時に
抵抗体に大きな負荷が作用し、それによっても、断線し
たり、或いは、短絡してしまうようなことが予想され
る。したがって、抵抗体の熱膨張率は、比較的低く、且
つ、絶縁体としてのマイカ材の熱膨張率と同じ若しくは
近いものである必要がある。このように、従来の面状発
熱体にあっては、まず、大型化してしまうという問題が
あるとともに、それを小型化させようとした場合には、
熱膨張に起因した問題が生じてしまい、結局、小型であ
って、且つ、高温域での用途に使用されたり、或いは、
急激な温度上昇を必要とする高ワットでの用途に使用で
きる面状発熱体を得ることはできなかったものである。
【0004】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、高温域での用途に使用
されたり、或いは、急激な温度上昇を必要とする高ワッ
トでの用途に使用でき、且つ、小型の面状発熱体を提供
することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本願発明による面状発熱体は、金属箔からなる抵抗体を
マイカ材からなる絶縁体によって挟持し一体化してなる
面状発熱体において、上記抵抗体の熱膨張率は比較的低
く上記マイカ材の熱膨張率と同じ若しくは近いものであ
り、且つ、上記抵抗体の抵抗密度が2Ω〜10Ω/cm2
であることを特徴とするものである。その際、上記抵抗
体として、強磁性を備えたものを使用することが考えら
れる。又、上記抵抗体としてフェライト系ステンレス鋼
を使用することが考えられる。
【0006】
【作用】すなわち、本発明による面状発熱体の場合に
は、抵抗体として、熱膨張率が比較的低く絶縁体として
のマイカ材の熱膨張率と同じ若しくは近いものを使用
し、且つ、抵抗体の抵抗密度が2Ω〜10Ω/cm2 とし
ている。それによって、高温域での用途に使用された
り、或いは、急激な温度上昇を必要とする高ワットでの
用途に使用でき、且つ、小型の面状発熱体を提供せんと
するものである。又、製造方法の関係より、抵抗体が強
磁性を備えたものを使用することが考えられる。そし
て、そのようなものとして、例えば、フェライト系ステ
ンレス鋼を使用することが考えられ、このフェライト系
ステンレス鋼の場合には、その熱膨張率が13×10-6
/℃であって比較的低くなっているとともに、フロコパ
イト系マイカ材の熱膨張率14×10-6/℃に対して近
い値となっている。又、強い磁性も備えているものであ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図4を参照して、
本発明の第1の実施の形態を説明する。まず、図1を参
照して、本実施の形態による面状発熱体の構成を説明す
る。まず、抵抗体1があり、この抵抗体1は、フェライ
ト系ステンレス鋼製であって、エッチング加工によっ
て、細密な抵抗体パターンとして得られたものである。
上記抵抗体1の表裏両面側には、フロコパイト系マイカ
材よりなる絶縁体3、5が配置されていて、抵抗体1
は、上記絶縁体3、5によって挟持され、且つ、加熱・
圧着によって一体化された構成になっている。尚、上記
抵抗体1の両端は電極部1a、1bとなっている。
【0008】ここで、抵抗体1の材質として、フェライ
ト系ステンレス鋼を使用している背景を説明する。ま
ず、熱膨張の観点から、比較的熱膨張率が低く、且つ、
絶縁体3、5としてのフロコパイト系マイカ材の熱膨張
率と同じかそれに近い熱膨張率の材質の使用が考えられ
る。例えば、ニッケル・クロム合金(熱膨張率:14×
10-6/cm2 )、フェライト系ステンレス鋼(熱膨張
率:13×10-6/cm2 )が挙げられる。因に、フロコ
パイト系マイカ材の熱膨張率は、14×10-6/cm2
ある。よって、上記ニッケル・クロム合金(熱膨張率:
14×10-6/cm2 )、フェライト系ステンレス鋼(熱
膨張率:13×10-6/cm2 )を使用すれば、熱膨張率
に関する問題は一応解消されることになる。
【0009】次に、面状発熱体を製造する製法上の問題
を考慮するものとする。すなわち、図1に示した本実施
の形態による面状発熱体は、エッチング加工によって得
られた抵抗体1を絶縁体3(又は5)上に固定する必要
があり、その固定は磁石によって行われている。したが
って、抵抗体1としては、強い磁性を備えたものが好ま
しいことになる(絶縁体3又は5を介して磁力によつて
吸引・吸着される必要がある為)。そのような観点から
上記ニッケル・クロム合金(熱膨張率:14×10-6
cm2 )、フェライト系ステンレス鋼(熱膨張率:13×
10-6/cm2 )をみると、ニッケル・クロム合金(熱膨
張率:14×10-6/cm2 )は磁性が弱く、これに対し
て、フェライト系ステンレス鋼(熱膨張率:13×10
-6/cm2)は強い磁性を備えている。本実施の形態で抵
抗体1の材質として、フェライト系ステンレス鋼(熱膨
張率:13×10-6/cm2 )を使用しているのは、上記
二つの理由からである。
【0010】次に、実際に作成した3種類の面状発熱体
を実施例1、実施例2、実施例3として順次説明してい
く。
【0011】
【実施例1】この実施例1による面状発熱体を図2に示
す。まず、フェライト系ステンレス鋼からなる抵抗体箔
(厚みが50μ)を、エッチング加工によって抵抗体部
寸法68mm×45mmの範囲に、パターン幅が0.7mm、
パターン間隔が0.8mmで、抵抗値90Ωの抵抗体1を
得た。この場合の抵抗密度は2.9Ω/cm2 である。こ
のような抵抗体1を、フロコパイト系マイカ材(厚みが
0.5mm)よりなる絶縁体3、5によって挟持して、加
熱・圧着して一体化し、80mm×55mm×1mmの面状発
熱体としたものである。
【0012】そして、上記面状発熱体の電極部に100
Vの電圧を印加した。その結果、110Wの電力が得ら
れ、表面温度は約400℃まで上昇した。その後、抵抗
値、絶縁抵抗、耐電圧等を評価したが、ヒータとしての
性能の低下はみられなかった。次いで、表面温度を25
0℃にして、オン・オフの断続通電を100サイクル実
施、その後、同様の評価を行ったが、ヒータとしての性
能の低下はみられなかった。
【0013】
【実施例2】この実施例2による面状発熱体を図3に示
す。まず、フェライト系ステンレス鋼からなる抵抗体箔
(厚みが50μ)を、エッチング加工によって抵抗体部
寸法210mm×10mmの範囲に、パターン幅が0.4m
m、パターン間隔が0.6mmで、抵抗値100Ωの抵抗
体1を得た。この場合の抵抗密度は4.8Ω/cm2 であ
る。このような抵抗体1を、フロコパイト系マイカ材
(厚みが0.5mm)よりなる絶縁体3、5によって挟持
して、加熱・圧着して一体化し、215mm×15mm×1
mmの面状発熱体としたものである。
【0014】そして、上記面状発熱体の電極部に100
Vの電圧を印加した。その結果、110Wの電力が得ら
れ、表面温度は約400℃まで上昇した。その後、抵抗
値、絶縁抵抗、耐電圧等を評価したが、ヒータとしての
性能の低下はみられなかった。次いで、表面温度を25
0℃にして、オン・オフの断続通電を100サイクル実
施、その後、同様の評価を行ったが、ヒータとしての性
能の低下はみられなかった。
【0015】
【実施例3】この実施例3による面状発熱体を図4に示
す。まず、フェライト系ステンレス鋼からなる抵抗体箔
(厚みが50μ)を、エッチング加工によって抵抗体部
寸法68mm×48mmの範囲に、パターン幅が0.4mm、
パターン間隔が0.4mmで、抵抗値265Ωの抵抗体1
を得た。この場合の抵抗密度は8.1Ω/cm2 である。
このような抵抗体1を、フロコパイト系マイカ材(厚み
が0.5mm)よりなる絶縁体3、5によって挟持して、
加熱・圧着して一体化し、80mm×60mm×1mmの面状
発熱体としたものである。
【0016】そして、上記面状発熱体の電極部に100
Vの電圧を印加した。その結果、37.5Wの電力が得
られ、表面温度は約250℃まで上昇した。その後、抵
抗値、絶縁抵抗、耐電圧等を評価したが、ヒータとして
の性能の低下はみられなかった。次いで、表面温度を2
50℃にて、オン・オフの断続通電を100サイクル実
施、その後、同様の評価を行ったが、ヒータとしての性
能の低下はみられなかった。
【0017】次に、図5を参照して、本発明の第2の実
施の形態を説明する。前記第1の実施の形態では、抵抗
体1の両端に電極部を設けた状態で構成したが、この実
施の形態においては、抵抗体1を二列に配置して、一方
側に両電極部が配置されるようにしている。このような
パターンの抵抗体1であっても、前記第1の実施の形態
と同様に、本願発明を適用することができ、同等の効果
を得ることができる。
【0018】尚、本発明は前記第1、第2の実施の形態
に限定されるものではない。まず、抵抗体1の材質とし
ては、フェライト系ステンレス鋼に限定されない。製法
上強い磁性を必要としなければ、ニッケル・クロム合金
(熱膨張率:14×10-6/cm2 )を使用することが考
えられる。又、面状態発熱体の構成、例えば、抵抗体の
パターン形状等は任意に設定すればよい。
【0019】
【発明の効果】以上詳述したように本発明による面状発
熱体によると、まず、抵抗体として、熱膨張率が比較的
低く、且つ、絶縁体としてのマイカ材の熱膨張率と同じ
若しくは近いものを使用しているので、抵抗体を密なパ
ターンで構成しても、熱膨張による影響を受けることは
なく、短絡等をなくすことができる。よって、小型であ
って、高温域での用途に使用されたり、或いは、急激な
温度上昇を必要とする高ワットでの用途に好適な面状発
熱体を提供することができる。又、特に、強い磁性を備
えた材質によって、抵抗体を構成した場合には、製法上
も好都合である。又、その中でも、特に、フェライト系
ステンレス鋼を使用した場合には、好結果を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図で、面状発
熱体を一部だけ切欠いて示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の実施例1を示す図
で、面状発熱体を一部だけ切欠いて示す斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の実施例2を示す図
で、面状発熱体を一部だけ切欠いて示す斜視図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の実施例3を示す図
で、面状発熱体を一部だけ切欠いて示す斜視図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態を示す図で、面状発
熱体を一部だけ切欠いて示す斜視図である。
【符号の説明】
1 抵抗体 1a,1b 電極部 3 絶縁体 5 絶縁体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属箔からなる抵抗体をマイカ材からな
    る絶縁体によって挟持し一体化してなる面状発熱体にお
    いて、 上記抵抗体の熱膨張率は比較的低く且つ上記マイカ材の
    熱膨張率と同じ若しくは近いものであり、且つ、上記抵
    抗体の抵抗密度が2Ω〜10Ω/cm2 であることを特徴
    とする面状発熱体。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の面状発熱体において、上
    記抵抗体は強磁性を備えたものであることを特徴とする
    面状発熱体。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の面状発熱体において、上
    記抵抗体はフェライト系ステンレス鋼であることを特徴
    とする面状発熱体。
JP20662396A 1996-07-17 1996-07-17 面状発熱体 Pending JPH1032082A (ja)

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