JPH11111430A - 電気発熱体の電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハンダ付けやろう付けすることなく、簡単な
手段により絶縁が破壊されず、基板への漏電もない電気
発熱体の電極を提供する。 【解決手段】 基板１上に電気絶縁層２を介して、電気
発熱層３を有する電気発熱体の電極において、該電極
が、永久磁石４と該磁石に固着された電気を通じるため
の導線６が接続された導電性の金属素材５からなり、該
導電性の金属素材５が、前記電気発熱層３と接触すると
共に永久磁石４によって絶縁層２を介して前記電気発熱
体の基板１に固着されていることを特徴とする電気発熱
体の電極としたものであり、前記電気発熱層３は、薄膜
の溶射発熱層とするのが良く、また、永久磁石４は、表
面磁束密度が２５００Ｇ（ガウス）以上とするのが良
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気発熱体の電極
に係り、特に、通電することにより発熱する電気発熱体
を利用して加熱操作を行う場合の電気発熱体の電極に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電気発熱体において、電気発熱体と導線
とを接続する部分が電極であり、従来の電極部分は、通
電量が少ない場合には、発熱体基板に穴を開け、穴に絶
縁を施しボルトあるいはビスで導線を固定したり、通電
量が多い場合には発熱体基板に電極をハンダ付けやろう
付けし導線を固定していた。これらの方法の場合、絶縁
処理が不完全なために基板への漏電があったり、発熱部
と電極部との距離が近い場合や、通電抵抗による電極部
の温度上昇等により、ハンダ付け部分の剥離が生じる場
合や、溶けたハンダが溶射部へ溶けてしみこむ含浸現象
により、絶縁が破壊される場合があった。また、ろう付
けする場合には、フラックスを用いた下地処理する必要
があり、このフラックスが発熱部に含浸するため絶縁が
破壊され、基板へ漏電する場合が多かった。したがっ
て、発熱部と電極部の距離を保つために、装置全体が必
要以上に大型化したり、安全のために発熱体温度に制限
を加え、その設定温度を比較的低温域（２００ないし２
５０℃以下）に設定する場合が多かった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑み、ハンダ付けやろう付けすることなく、簡単な
手段により絶縁が破壊されず、基板への漏電もない電気
発熱体の電極を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、基板上に電気絶縁層を介して電気発熱
層を有する電気発熱体の電極において、該電極が、永久
磁石と該磁石に固着された電気を通じるための導線が接
続された導電性の金属素材からなり、該導電性の金属素
材が、前記電気発熱層と接触すると共に、永久磁石によ
って絶縁層を介して前記電気発熱体の基板に固着されて
いることを特徴とする電気発熱体の電極としたものであ
る。前記電気発熱体の電極において、電気発熱層は薄膜
の溶射発熱体であるのが良く、また、永久磁石は表面磁
束密度が２５００Ｇ（ガウス）以上であるのが良い。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明により、電極部の絶縁性を
完全に保つことができ、装置の小型化が図れるとともに
高温領域まで発熱体の温度を高めることが可能となっ
た。次に、本発明を各構成ごとに詳細に説明する。本発
明で用いる電気発熱層としては、通電すると発熱する溶
射発熱体、線状発熱体、帯状発熱体、あるいはこれらを
組み合わせた発熱体が使用でき、これらいずれの発熱体
に対しても、本発明の電極は適用可能である。また、ジ
ュール加熱の際の電極プレートと導線の接続にも利用可
能である。電気発熱体の基板及び導電性の金属素材とし
ては、マルテンサイト系のステンレス鋼が好ましく、そ
の他通常の炭素鋼等、磁石に反応する金属であれば、特
に限定するものではない。さらに、永久磁石及び導電性
金属素材の形状、大きさは特に限定されず、堅固にかつ
強力に固定するためには、永久磁石の表面磁束密度は２
５００Ｇ（ガウス）以上が好ましい。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例１ 電気発熱体として溶射発熱体を用いたヒータで、本発明
の電極と従来例の電極でその性能を比較した。本発明の
電気発熱体の電極の構成図を図１に示す。図１（ａ）は
平面図、図１（ｂ）は側面断面図である。図１におい
て、基板１はＳＵＳ410 とし、金属材料で下地層を形成
した後、セラミック材であるアルミ系の絶縁層２を全面
溶射することで、電極部との絶縁性を保っている。発熱
層３は導電材であるＮｉＣｒを使用し、下地層はＮｉＡ
ｌとした。さらに、絶縁層２は絶縁性の高いＡｌ₂ Ｏ₃
とした。これら各層はプラズマ溶射で形成し、さらに、
発熱層３上部にはアルミ系材料で封孔処理した。

【０００７】発熱層３は、導電性のある材料を用いる必
要があり、ＮｉＣｒの他にＳｉＦｅ等でもよい。また、
絶縁層２は、絶縁性の高いアルミ系材料を使うのが一般
的である。下地層は、基板１、絶縁層２、発熱体層３に
より、材料を決める必要があるが、ＮｉＡｌの他にＮｉ
Ｃｒを使う場合もある。電極の構成は、四角柱のマグネ
ット４の周りに導線６を接続したＳＵＳ410 ５で覆い基
板１に固定した。また、マグネット４が接触する下部に
はマルテンサイト層８が溶射されており、このマルテン
サイト層８に磁石４が固定される。さらに、導電部分で
あるＳＵＳ410 ６の下部には銅７が溶射されており、前
述の発熱層３に電気を供給するようになっている。

【０００８】一方、従来例の電気発熱体の電極の構成図
を図２に示す。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面
断面図である。図２において、基板１はＳＵＳ３０４と
し、発熱体３の構成は本発明と同様にした。電極構成
は、ボルト１０、ナット１１で固定する方式とした。基
板１との絶縁を唯一保っているのが絶縁マイカ９であ
り、ボルト１０とが絶縁マイカ９の下にある銅溶射部７
（導電部）に触れると絶縁不良を起こし、基板全体に流
れて危険である。ボルト１０による固定は、銅溶射部７
（導電部）に触れないように慎重に行う必要がある。

【０００９】通電する前の両者の基板の絶縁抵抗を測定
したところ、いずれも１０ＭΩ以上で絶縁性は保たれて
いた。しかし、通電を開始し、最高４００℃まで発熱体
の温度を高めたところ、本発明では、最後まで、絶縁抵
抗は通電前と同様であったが、従来法では、その温度が
１５０℃を越えるあたりから、絶縁抵抗が低下し始め、
２００℃を越えると、絶縁抵抗が数千Ωまで低下した。
基板の熱膨張やボルトの弛み等により、ボルトと導電部
が接触し絶縁性が阻害されたものと思われる。ボルト及
びボルト穴に絶縁処理を施せば、多少改善されるものと
思われるが、危険が多い。さらに、本発明に比較して構
造的に華奢であり、強度的にも問題が多い。

【００１０】また、本発明での電極部分の温度上昇は、
発熱部が４００℃であるにも拘らず、１００℃以下であ
った。一方、従来法では、固定が不十分になったためか
通電による発熱がみられ、その温度は発熱部に近い温度
となった。従来例において、ボルト固定ではなく、ハン
ダで固定する方法でも同様の試験を行ったところ、発熱
部と電極部の距離が短いため、やはり発熱体温度が２５
０℃を越えたあたりから、ハンダ部の剥離やハンダの溶
解、含浸により基板の絶縁抵抗が低下した。

【００１１】

【発明の効果】上記したように、本発明によれば、発熱
体の温度上昇によって、基板の絶縁抵抗の低下が見られ
ることなく、４００℃の高温領域になっても、電極部分
の発熱は少なかった。したがって、発熱体を含む装置全
体を必要以上に大きくすることなく、これまで達成でき
なかった高温領域の電気発熱体を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気発熱体の電極を示す構成図で
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面断面図。

【図２】従来例の電気発熱体の電極を示す構成図で
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面断面図。

【符号の説明】

１：発熱体基板、２：絶縁層、３：溶射発熱層、４：磁
石（マグネット）、５：導電性金属素材、６：導線、
７：銅溶射部、８：マルテンサイト層、９：絶縁マイ
カ、１０：ボルト、１１：ナット、１２：ワッシャ、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高嶋 洋介 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に電気絶縁層を介して、電気発熱
   層を有する電気発熱体の電極において、該電極が、永久
   磁石と該磁石に固着された電気を通じるための導線が接
   続された導電性の金属素材からなり、該導電性の金属素
   材が、前記電気発熱層と接触すると共に、永久磁石によ
   って絶縁層を介して前記電気発熱体の基板に固着されて
   いることを特徴とする電気発熱体の電極。
2. 【請求項２】 前記電気発熱層が、薄膜の溶射発熱体で
   あることを特徴とする請求項１記載の電気発熱体の電
   極。