JPS61269882A

JPS61269882A - 面状発熱体

Info

Publication number: JPS61269882A
Application number: JP60112408A
Authority: JP
Inventors: 和則曽根高
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-05-24
Filing date: 1985-05-24
Publication date: 1986-11-29

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】産業上の利用分野本発明は電気エネルギーを利用した暖房機器、調理機器
、乾燥機器、健康機器、凍結防止機器などに利用する面
状発熱体に関するものである。

従来の技術従来、この種の面状発熱体は、第７図ａに示すように、
ホーロ用鋼板２１に絶縁ホーロ２２を被覆形成し、前記
絶縁ホーロ２２の片面に、金属薄状の電気抵抗発熱体（
以下発熱体と記載する）２を埋没被覆形成したもので、
発熱体２に通電すると絶縁ホーロ２２→ホーロ用鋼板２
１→絶縁ポーロ２２を介して熱伝導し、面全体が加熱さ
れ、面状発熱するようになっていた（例えば特開昭５８
−２２５５９２号公報、実開昭５７−１７１２９６号公
報、実開昭５９−２９４号公報）。

さらに前記絶縁ホーロ２２に埋没被覆形成された発熱体
２からなる構成とは異なるものとして第７図すに示すよ
うに耐熱ガラス２３と２４の間に金属薄状の発熱体２を
設置し、固定被覆した構成のものがあり、発熱体２に通
電すると耐熱ガラスに熱伝導し、面全体が加熱され、面
状発熱するもの、さらに一般的には２枚の合成マイカの
間に発熱体を固定被覆したものなどがある。

発明が解決しようとする問題点しかしながら上記のような構成、すなわち絶縁ホーロ２
２で発熱体２を埋没被覆形成した面状発熱体は、通電時
、絶縁ホーロ２２よりも発熱体２の方が加熱速度が早い
ため、発熱体２の膨張が絶縁ホーロ２２よりも大となり
、絶縁ホーロ２２と発熱体２の界面に微細なりラックが
発生し、電気特性、すなわち絶縁抵抗、絶縁耐力の劣化
が生じやすい。さらに微細なりラックがより拡大進行す
ると絶縁ホーロ２２と発熱体２の界面で剥離を生じ、発
熱体２の剥離部が異状加熱され断線する可能性が大きい
。一方、２枚の耐熱ガラスで発熱体を固定被覆形成した
面状発熱体は、耐熱ガラス２３．２４の板厚を厚くする
と機械的強度は向上できるが、熱伝導が遅くなり、加熱
速度が遅い。

さらにガラスであるため、機械的強度は弱く、大形状に
することはできないなどの問題点を有していた。

本発明はかかる従来の問題点を解決するもので、電気特
性（絶縁抵抗、絶縁耐力）、加熱特性（昇温速度）、機
械的強度およびライフ特性を向上することを目的とする
ものである。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために、本発明の面状発熱体は電
気絶縁性の優れた２枚のホーロ基板の間に金属薄状の発
熱体を固定被覆形成した構成からなる面状発熱体である
。

作　　用この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、■電気絶縁性の優れたホーロ基板は、一般的
な方法で前処理されたホーロ用鋼板生地（以下生地と記
載する）に、生地との密着性に優れ、かつ絶縁性の優れ
た釉薬を施釉（スプレー、ディップまたは電着）し、乾
燥後、焼成して、絶縁ホーロ基板を作成する。前記絶縁
ホーロの形成方法として、■、１コート１ベーク、■、
２コート１ベーク、■、２コート２ベーク、■、３コー
ト３ベークなど単一絶縁ホーロ層から多層ホーロ層でも
よく、特に発熱体を固定被覆する表面層は、絶縁性の優
れたホーロが必須条件で、少なくとも１００μｍ以上が
好ましい。■、ホーロ基板は、主機能部品と補助部品の
二種類からなり、主機能部品すなわち付加価値機能が必
要なホーロ基板をホーロ基板Ａとし、補助部品、すなわ
ち発熱体を固定被覆するホーロ基板をホーロ基板Ｂとす
るならば、生地およびホーロ基板の板厚や形状はホーロ
基板Ａの方がホーロ基板Ｂより大とする。すなわち、ホ
ーロ基板Ｂの方がホーロ基板Ａよりも熱容量を小なるよ
うに構成することが重要である。

さらに重要なことは、加熱時に生じるホーロ基板の変形
と、変形にともなうホーロ基板Ａとホーロ基板Ｂとの空
間が大きくなり、ホーロ基板Ａ１発熱体、ホーロ基板Ｂ
の三者の接着面積が小さくなり、部分的に接着していな
い部分の発熱体が異状加熱し、断線の可能性が生じるな
どの問題点を解決するために、第２図・第３図の実施例
に示すように、ホーロ基板ＡとＢに補強構造（金具スポ
ット、ビード等）を設け、かつホーロ基板Ａとホーロ基
板Ｂに各々固定位置決め嵌合部を設け、前記嵌合部に発
熱体の一部が密着固定、すなわち接着面積を大きくする
構成にすることが必要である。

また第５図に示すように、少なくとも発熱体の端子取り
出し部と対応するホーロ基板Ｂの端面が直接接触しない
ように、ホーロ基板Ａに対して曲げ加工することにより
、発熱体とホーロ基板Ｂとの絶縁耐力を向上されること
も必要である。なぜなら、生地端面はプレス加工上、端
面にはパリが発生し、基本的にはホーロ層を被覆形成す
ることは困難であり、通電時ホーロ基板Ｂヘリークし、
絶縁不良を生じやすい。このため、ホーロ基板端面は発
熱体端子取り出し部から可能な限り距離を長くするとと
もに、必要な絶縁ホーロ層が確保できる形状、すなわち
曲げ加工として２ＲＢ上の曲げ加工と、ホーロ基板Ａに
対し、少なくとも９０度以上の折り曲げが必要である。

上記の如く、ホーロ基板Ａとホーロ基板Ｂの二種類の絶
縁性の優れたホーロ基板を作成し、ホーロ基板Ａの表面
に金属薄状の発熱体を設置し、前記発熱体をホーロ基板
Ｂで固定被覆した面状発熱体は、従来の問題点を解決す
ることができる。すなわち ■　絶縁ホーロ層から発熱体が剥離し、断線することが
なくなる。

■　通電方法として、埋没被覆形成したものは、段階的
に徐々に印加電圧を上昇させ、クラックの発生を少なく
する方法から、直接必要印加電圧をチャージしても、通
電音（クラック発生音）はなくなる。

■　さらに高温使用（ホーロ面の軟化点は通常ＭＡＸ５
００℃）においても、電気特性、ライフ特性はいちじる
しく向上することができる。

■　高温使用（表面温度３００℃以上）においても、器
具との設置方法、すなわち二重絶縁構造の必要はなくな
り、安価な構成が可能である。

■　耐熱ガラス使用の場合と比較し、生地として各種鋼
板が使用できるため、絶縁ホーロ基板として、大形状、
任意形状（平板、波形、球面形など）ができること、さ
らには機械的強度がいちじるしく向上し、破壊すること
はなく、かつ耐熱ガラスよりも薄板化が可能なため、昇
温速度を早くすることができる。

実施例１第１図に示した構成を用い、ホーロ基板Ａ１は、生地板
厚１．（Ｌｍｍ、寸法１５０ｍｍ角のボーｏ用銅板から
なる生地Ａと、ホーロ基板Ｂは、生地板厚０−８ｍｍ、
寸法１３０ｍｍ角のホーロ用鋼板からなる生地Ｂを、そ
れぞれ通常のホーロ生地前処理を行ない、第１表Ａの下
引きホーロ組成物をスプレー施釉し、焼成後の下引きホ
ーロ膜厚が１００〜１２０ｔｔｍとし、さらに下引きホ
ーロの表面に第１表Ｂの絶縁ホーロ組成物をスプレー施
釉し、焼成後、下引きホーロと絶縁ホーロの総膜厚が３
００±２０μｍになるように、ホーロ基板Ａ１とＢ３を
作成した。

発熱体２はステンレス（ＳＵＳ４３０）鋼板で、板厚１
００μｍを用い、第８図に示したような形状にエツチン
グ加工し、外寸法１００　ｍｍ角で、１００ｖ印加時５
００Ｗの電力が得られるように金属薄板の電気抵抗発熱
体２（以下発熱体という）である。

面状発熱体としては、第９図に示したように、耐火レン
ガ８の上にホーロ基板Ａ１とホーロ基板Ｂ３の間に前記
発熱体３を設置し、ホーロ基板Ｂ３のコーナ部に支柱４
本からなるステンレス荷重合６を設け、総荷重が４ＫＪ
ｉになるようにおもり７でホーロ基板Ａ１、発熱体３、
ホーロ基板Ｂ３を固定被覆した。以下面状発熱体の表面
温度測定は、通常の表面温度計を使用し、ホーロ基板Ａ
の中心部Ｍを測定したものである。

次に比較サンプルとして、埋没被覆形成した面状発熱体
は、前記生地Ａと同一板厚、形状を用い、下引きホーロ
Ａと絶縁ホーロＢからなり総膜厚４００±２０μｍとし
、絶縁ホーロ層の表面から１００μｍの位置に前記発熱
体を埋没被覆形成したもの（荷重台を設置）。一方、耐
熱ガラスを用いた面状発熱体は、ガラス板厚３．０　ｍ
ｍ　、形状は上記ホーロ基板ＡとＢと同一とし、第９図
に示した方法で固定被覆した。

第１表次に第２表に示す方法で、昇温曲線、ライフ特性の確認
をした。その結果を第１０図、第１１図に示した。第１
０図は昇温曲線、第１１図は電気特性（絶縁抵抗）をそ
れぞれ示した。

第２表さらに第３表は面状発熱体の中央に２００．ｐの鋼球を
落下させた時の外観ならびに、第２表のライフサイクル
条件で１００サイクル後の電気特性を示した。

第３表以上、第１０図、第１１図、第３表からも明らかなよう
に、本発明品は； ■　昇温特性は、第１０図に示すようにＢの埋没タイプ
よりも本発明品Ａはやや遅い（約１分）が最高温度は同
一である。しかしながらＣの耐熱ガラスタイプは、極め
て遅く、最高温度も本発明品と比較し、約２０℃低い。

すなわち、Ｂ　）　Ａ　））　Ｃの順位となる。

■　ライフ特性は、第１１図に示すように本発明品Ａで
は１０００サイクル後においても１００ＭΩ以上と優れ
ているのに対し、Ｂの埋没タイプは１０００サイクル後
の絶縁抵抗の劣化は大きく０．５ＭΩである。一方、耐
熱ガラスＣの場合、本発明品Ａと同様に１０００サイク
ル後も１００ＭＱ以上とすぐれているが、発熱体近傍が
不透明となり、外観劣化を生じている。すなわちＡ＞Ｃ
）Ｂの順位となる。

■　機械的強度と電気特性では、本発明品Ａは、機械的
強度、機械的ショック後も絶縁抵抗の劣化もなく良好で
あるが、Ｂの埋没タイプでは機械的ショック、すなわち
、一部ホーロクラックや発熱体の一部が露出しているた
め、絶縁抵抗の劣化も大きく、特に露出したものは断線
で使用不能となった。また耐熱ガラスタイプは機械的シ
ョックにより破壊され、特性は確認できなかった。

Ａ　＞＞　Ｂ　＞　Ｃの順位となる。

など、本発明品は従来品と比較し、電気特性、昇温特性
、機械的強度およびライフ特性の総合評価で優れている
ことがわかる。

実施例２第２図、第３図に示した−ようにホーロ基板Ａ（ＩＡま
たはＩＢ）と発熱体２とホーロ基板Ｂ（３Ａまたは３Ｂ
）を強制的に嵌合固定被覆したもので、ホーロ加工、発
熱体、固定方法は実施例１と同一条件である。ただし、
ホーロ出鋼板イ、口である生地Ａ、Ｂには、それぞれ発
熱体２の外周端部に示す位置に、φ２０　ｍｍ、高さ５
ｍｍ　の円錐状の嵌合部１２を設けた。特に本実施例で
は、昇温特性と変形を改善向上する目的で、その結果を
第１２図に示した。図からも明らかなように、最高温度
までの時間を約３０％短縮することができた。さらに嵌
合部１２により、発熱体２、ホーロ基板Ｂ（３Ａまたは
３Ｂ）の位置ずれもなくなり、変形もほとんどなくなっ
た。

実施例３第４図は本発明の第３実施例を示し、実施例２と同一形
状のホーロ基板Ａ（ＩＣ）、発熱体２、ホーロ基板Ｂ（
３Ｃ）を用い、生地Ｂの板厚を１．０　、０．８　、０
．６　、０．４ｍｍとそれぞれ種類を変えたもので、ホ
ーロ加工、固定被覆方法も実施例１と同一条件とし、昇
温特性の結果を第４表に示した。第４表からも明らかな
ように、固定被覆用ホーロ基板Ｂをホーロ基板Ａよりも
熱容量を可能な限り小にすることにより、昇温特性はい
ちじるしく改善された。

第４表実施例４実施例１〜３はすべて、専用固定被覆方法によるもので
あったが、第６図は、ホーロ基板Ａ（ＩＦ）、発熱体２
、ホーロ基板Ｂ（３Ｆ）の固定被覆方法の一実施例を示
したものである。すなわち、ホーロ基板ＡＩＦにはビス
締め金具Ｉ　Ｆ’をスボ・ット溶接し、ビス４にて、固
定金具５を押さえることにより、ホーロ基板ＡＩＦとホ
ーロ基板Ｂ３Ｆを固定する。ホーロ基板Ａの主機能面に
は何んら附属部品がないようにしたもので、外観上、好
ましい方法と言える。図示はしていないが、面状発熱体
の構成（固定被覆方法）として、ホーロ基板Ａ−発熱体
−ホーロ基板Ｂの三層構成を基本とし、ビス締め方法、
バネ方法などもある。

実施例５第１３図に示す構成すなわち四角形のホーロ基板ＡｌＧ
１発熱体゛２、ホーロ基板Ｂ３Ｇを４本のビス９をワッ
シャ１１を介してナツト１０で固定するとともに、ホー
ロ基板Ｂ３Ｇの表面にアルミニウム箔１３を前記４本の
ビスで固定し、第６図に示す実施例４の生地Ｂの板厚０
．４ｍｍを用いたホーロ基板Ｂ　（３Ｇ　）で構成した
。第５表に昇温特性を示したが、表からも明らかなよう
に、アルミニウム箔を設けることにより、ホーロ基板Ｂ
３Ｇからの放熱は少なくなり、比較■の埋没タイプの面
状発熱体に近い昇温特性を得ることができた。

第５表実施例６第５図（ａ）　、　（ｂｌに示したように、特にホーロ
基板Ｂ（３Ｄまたは３Ｅ）の端面をホーロ基板Ａ（ＩＤ
またはＩＥ）に対して９０度以上に曲げ加工したもので
、ホーロ加工、固定被覆方法も実施例１と同一条件とし
、絶縁耐力を比較した電気特性を第６表に示した。

第６表表からも明らかなように、ホーロ基板Ｂの端面を曲げ加
工することにより、通電時、発熱体２からホーロ基板Ｂ
へのリーク防止はいちじるしく向上できる。また絶縁ホ
ーロ層を確保するためには少なくとも曲げ加工として２
ＲＪ２を上が必要である。

さらに、ホーロ基板Ｂの端面を全部曲げ加工することが
好ましいが、必要に応じ、発熱体の端子取り出し部分の
み部分的に曲げ加工しても良い。

発明の効果以上のように本発明の面状発熱体によれば次の効果が得
られる。

■　ホーロ基板ＡとＢを単品加工できるため、ホ−ロ加
工不良率も少なく、低価格な面状発熱体ができる。

■　発熱体を固定被覆できる構成であるため、発熱体の
形状は任意でよく、板状、帯状、線状等、さらに重要な
ことは、埋没タイプの場合、ホーロとの線膨張係数、板
厚、酸化度等に限定された素材を使用しなければならな
いが、本発明では、素材、形状も使用条件に合せて、任
意に選定できる。

■　前記０項と同様にすべて単品部品であるため、面状
発熱体として低価格となりつる。

■　ホーロ基板であるため、電気特性、機械的強度、ラ
イフ特性および昇温特性をいちじるしく向上することが
できる。

■　ホーロ基板であるため、耐熱ガラスと比較し、昇温
特性、機械的強度もいちじるしく向上できる。

■　ホーロ基板Ｋ１合部を設けることにより、発熱体の
固定、ホーロ基板ＡとＢの固定ができるとともに、変形
、昇温特性がいちじるしく向上できる。

■　仮に発熱体が断線、またはホーロ基板が破損した場
合でも単品部品であるため、容易に交換できる。

■　ホーロ基板であるため、大形状器物への応用展開が
可能である。

■　ホーロ基板Ｂにアルミニウム等の箔を取り付けるこ
とにより、昇温特性の向上、および箔取り付は側の加熱
がいちじるしく低下し、器具への取り付は時、熱対策が
容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における面状発熱体の基
本断面図、第２図、第３図は本発明の第２実施例におけ
る面状発熱体の要部拡大断面図、第４図は本発明の第３
実施例における面状発熱体の断面図、第５図ａ、ｂは本
発明の第６実施例における面状発熱体の要部拡大断面図
、第６図は本発明の第４実施例における面状発熱体の要
部拡大断面図、第７図ａ、ｂは従来の面状発熱体のそれ
ぞれの要部拡大断面図、第８図は本発明の各実施例に用
いた発熱体の平面図、第９図は本発明の各実施例に用い
た面状発熱体の専用固定被覆方法を示す断面図、第１０
図は第１実施例における昇温特性図、第１１図は第１実
施例における電気特性図、第１２図は第２実施例におけ
る昇温特性図、第１３図は第５実施例における要部拡大
分解断面図である。１・・・・・・ホーロ基板Ａ、２・・・・・・発熱体、
３・・・・・・ホーロ基板Ｂ０代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名！１
．ホー〇羞坂Ａ第１図　　　　　　　　　　２．・・ｔ、気為抗奏＠体
３・・・ホーロ基数Ｂ／Ａ・・・ホー０羞＠Ａ第３図３Ｃ−＝に−０幕ｕＬＳ第５図ｆＤ、Ｅ、、、店−０羞抜Ａ２１．尤鱒継熱停（（Ｂ４Ｃ，Ｅ・・・ホーロ基板Ｂ２・・膏匙皓抗尤愁体第７図（Ｑ）第８図第９図第１０図遁を時間　（介ン第１１図サイクル歌（′ｃｉｉｌ）第１２図通ｐ訛１与　閏　（介」第１３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電気絶縁性のホーロ基板Ａの表面に電気抵抗発熱
体を設置し、前記電気抵抗発熱体を電気絶縁性のホーロ
基板Ｂで固定被覆してなる面状発熱体。
（２）ホーロ基板Ａとホーロ基板Ｂに各々固定位置決め
嵌合部を設け、前記嵌合部に電気抵抗発熱体の一部が密
着固定してなる特許請求の範囲第１項記載の面状発熱体
。
（３）ホーロ基板Ａとホーロ基板Ｂの熱容量が、前記ホ
ーロ基板ＡよりＢの方が小からなる特許請求の範囲第１
項または第２項記載の面状発熱体。
（４）少なくとも電気抵抗発熱体の端子取り出し部と対
応するホーロ基板Ｂの端面がホーロ基板Ａに対して９０
度以上に曲げ加工してなる特許請求の範囲第１項または
第２項または第３項記載の面状発熱体。
（５）ホーロ基板Ｂの外装面に熱反射板として、アルミ
ニウム箔を取付けてなる特許請求の範囲第１項または第
２項または第３項または第４項記載の面状発熱体。