特表 2024-516920 溶射による加熱部材の製造方法及び加熱部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-18

(54)【発明の名称】溶射による加熱部材の製造方法及び加熱部材

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/20 20060101AFI20240411BHJP

   C23C 4/11 20160101ALI20240411BHJP

   C23C 4/18 20060101ALI20240411BHJP

   B32B 15/092 20060101ALI20240411BHJP

   B32B 15/04 20060101ALI20240411BHJP

   B32B 9/00 20060101ALI20240411BHJP

【ＦＩ】

H05B3/20 339

C23C4/11

C23C4/18

B32B15/092

B32B15/04 B

B32B9/00 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023548592

(86)(22)【出願日】2022-02-24

(85)【翻訳文提出日】2023-08-17

(86)【国際出願番号】 EP2022054651

(87)【国際公開番号】W WO2022180162

(87)【国際公開日】2022-09-01

(31)【優先権主張番号】63/153,631

(32)【優先日】2021-02-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515135572

【氏名又は名称】エリコン メテコ アクチェンゲゼルシャフト、ヴォーレン

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】バース、アレキサンダー

(72)【発明者】

【氏名】エロネン、ヴィッレ

【テーマコード（参考）】

3K034

4F100

4K031

【Ｆターム（参考）】

3K034AA02

3K034AA06

3K034AA12

3K034AA15

3K034AA22

3K034AA34

3K034AA36

3K034BB06

3K034BB08

3K034BB13

3K034BC02

3K034BC04

3K034BC14

3K034CA02

3K034CA26

3K034HA08

3K034JA01

4F100AA19B

4F100AB03A

4F100AB04A

4F100AB10A

4F100AB17C

4F100AD03B

4F100AK01D

4F100AK53D

4F100AR00A

4F100AR00B

4F100AR00C

4F100BA03

4F100BA04

4F100EH562

4F100EH56B

4F100GB41

4F100GB48

4F100JG01C

4F100JJ06

4K031AA08

4K031AB03

4K031AB04

4K031AB05

4K031CB42

4K031DA01

4K031DA03

4K031DA04

4K031DA06

4K031FA09

(57)【要約】

加熱部材及び加熱部材を製造する方法。加熱部材は、基材の上に適用されたコーティング系と；コーティング系の上に連続層又は閉じた層の少なくとも１つとして適用されたシーラントとを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材に適用されたコーティング系と；
前記コーティング系の上に連続層又は閉じた層の少なくとも１つとして適用されたシーラントと
を含む、加熱部材。

【請求項2】

前記コーティング系が、
前記基材の上に形成された加熱器要素と；
前記基材と加熱器要素との間に形成された絶縁層と
を含む、請求項１に記載の加熱部材。

【請求項3】

前記コーティング系が、外部電源への接点を形成するために前記加熱器要素の上に適用された導電性層をさらに含む、請求項２に記載の加熱部材。

【請求項4】

前記シーラントが前記コーティング系に浸透して前記絶縁層の絶縁特性を改善する、請求項２に記載の加熱部材。

【請求項5】

前記コーティング系が、前記基材の上に形成されたボンド層を含み、絶縁層が前記ボンド層の上に形成される、請求項２に記載の加熱部材。

【請求項6】

前記絶縁層の厚さが５０～３００μｍである、請求項１に記載の加熱部材。

【請求項7】

前記コーティング系の上の前記シーラントの厚さが０．０５～５．０ｍｍである、請求項１に記載の加熱部材。

【請求項8】

前記コーティング系が１層のみの絶縁層を含む、請求項１に記載の加熱部材。

【請求項9】

コーティング系を基材に適用するステップと；
連続層又は閉じた層の少なくとも１つとしてシーラントを前記コーティング系の上に適用するステップと
を含む、加熱部材を製造する方法。

【請求項10】

前記コーティング系が、
前記基材の上に形成された加熱器要素と；
前記基材と加熱器要素との間に形成された絶縁層と
を含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記コーティング系が、外部電源への接点を形成するために前記加熱器要素の上に適用された導電性層をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記シーラントが前記コーティング系に浸透して前記絶縁層の絶縁特性を改善する、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

少なくとも前記絶縁層が溶射により形成される、請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記シーラントが前記コーティング系に浸透して前記絶縁層の誘電特性を改善する、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記コーティング系が、前記基材の上に形成されたボンド層を含み、絶縁層が前記ボンド層の上に形成される、請求項９に記載の方法。

【請求項16】

前記絶縁層の厚さが５０～３００μｍである、請求項９に記載の方法。

【請求項17】

シーラントが前記コーティング系の上に０．０５～５．０ｍｍの厚さで適用される、請求項９に記載の方法。

【請求項18】

前記コーティング系が、溶射により適用された複数の層を含む、請求項９に記載の方法。

【請求項19】

溶射により適用された前記複数の層が加熱器要素及び絶縁層を含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記絶縁層が前記基材の上に噴霧され、前記加熱器要素が前記絶縁層の上に噴霧される、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

溶射により適用された前記複数の層が、前記基材の上に溶射されたボンド層をさらに含み、前記絶縁層が前記ボンド層の上に溶射される、請求項１７に記載の方法。

【請求項22】

前記コーティング系が１層のみの絶縁層を含む、請求項９に記載の方法。

【請求項23】

基材に適用されたコーティング系と；
前記コーティング系の上に適用されたシーラントと
を含む加熱部材であって、
前記シーラントが前記コーティング系に浸透して前記絶縁層の絶縁特性を改善し、
前記コーティング系の上の前記シーラントの厚さが０．１～１．０ｍｍであり、
前記コーティング系が１層のみの絶縁層を含む、
加熱部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この出願は２０２１年２月２５日出願の米国仮特許出願第６３／１５３６３１号の利益及び優先権を主張し、その開示は参照により本明細書にその全体が明示的に組み込まれる。

【0002】

本発明は、加熱部材を形成する、溶射により製造されるコーティング系の製造方法を対象とする。

【背景技術】

【0003】

電熱器は、電気自動車における電池及び客室暖房の温度管理において１０～４５℃の最適操作温度を維持することが必要とされる。求められる加熱電力は２～８ｋＷと比較的高く、溶射により製造される加熱器を省スペース化及び軽量化するための要件は非常に適切な技術である。そのような電熱器のコーティング系は、例えばＭｉｃｈｅｌｓらによる論文「Ｈｉｇｈ Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｈｅａｔｅｒｓ ｆｒｏｍ ＶＰＳ ａｎｄ ＨＶＯＦ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｒａｙｉｎｇ」、Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ、１１：４巻、３４１～３５９頁、ＤＯＩ：１０．１０８０／０８９１６１５９８０８９４６５７０（１９９８）；Ｓｃｈｅｉｔｚらによる論文、「Ｔｈｅｒｍｉｓｃｈ ｇｅｓｐｒｉｔｚｔｅ ｋｅｒａｍｉｓｃｈｅ Ｓｃｈｉｃｈｔｈｅｉｚｅｌｅｍｅｎｔｅ、Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｓｐｒａｙｅｄ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ｃｅｒａｍｉｃ ｈｅａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ」、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｒａｙ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、８８～９２頁（２０１１年）；及び欧州特許第２８１５６２６号（並びに米国の対応する文献である米国特許出願第１０１１２４５７号及び米国特許出願公開第２０１５／００１４４２４号）、並びに欧州特許第２８１５６２７号（並びに米国の対応する文献である米国特許出願第１０６２５５７１号及び米国特許出願公開第２０１５／００１４２９３号）に記載されており、その開示は明示的に参照により本明細書にその全体が組み込まれる。

【0004】

図１はコーティング系により製造される既知の電熱器を示す。図１の左側は、酸化物セラミックの絶縁層の上にある導電性加熱回路１４の上面図を示す。右側には、典型的なコーティング系の断面が示され、これは最下部の基材１１、ボンドコート１２、第１の絶縁層１３、導電性加熱回路１４の一部、上部絶縁層１５を含む。パターン形成された導電性加熱回路１４は外部電源に接続されている。

【0005】

図１の典型的なコーティング系の断面図が図２の概略図により明確に示され、ここで先行技術の電熱器１の断面表示は５層から成り、図１と図２の共通の要素は同じ参照番号で示され、電熱器１は
ａ）基材１１への接着性を改善するための、１５～５０μｍの厚さを有する金属ボンドコート１２、ＮｉＣｒ；
ｂ）加熱要素１４を基材１１から電気的に分離するための、４００～６００μｍの厚さを有する電気絶縁性セラミック材料１３、例えばＡｌ_２Ｏ_３；
ｃ）金属層、例えばＮｉＣｒを含む、加熱要素１４、特に蛇行タイプの配置で適用された、パターン形成された金属層。加熱要素１４の導電性の蛇行経路の幅、長さ、及び厚さは、３５０～８５０Ｖの指定の電圧において２～８ｋＷの必要な総電力を得るのに適した電気抵抗を生じさせるように設計されている；
ｄ）加熱要素１４を周囲環境から電気的に分離するための、１５０～３５０μｍの厚さを有する電気絶縁性セラミック材料１５、例えばＡｌ_２Ｏ_３；
ｅ）加熱要素１４が例えばはんだ付けにより外部電源（図示せず）に接続されるのを可能にするのに十分な１５０～３００μｍの厚さでゾーンにパターン形成された、導電性層１６、例えば銅系合金
を含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】欧州特許第２８１５６２６号

【特許文献2】米国特許出願第１０１１２４５７号

【特許文献3】米国特許出願公開第２０１５／００１４４２４号

【特許文献4】欧州特許第２８１５６２７号

【特許文献5】米国特許出願第１０６２５５７１号

【特許文献6】特許出願公開第２０１５／００１４２９３号

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】Ｍｉｃｈｅｌｓら、「Ｈｉｇｈ Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｈｅａｔｅｒｓ ｆｒｏｍ ＶＰＳ ａｎｄ ＨＶＯＦ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｒａｙｉｎｇ」、Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ、１１：４巻、３４１～３５９頁、ＤＯＩ：１０．１０８０／０８９１６１５９８０８９４６５７０（１９９８）

【非特許文献2】Ｓｃｈｅｉｔｚら、「Ｔｈｅｒｍｉｓｃｈ ｇｅｓｐｒｉｔｚｔｅ ｋｅｒａｍｉｓｃｈｅ Ｓｃｈｉｃｈｔｈｅｉｚｅｌｅｍｅｎｔｅ、Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｓｐｒａｙｅｄ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ｃｅｒａｍｉｃ ｈｅａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ」、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｒａｙ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、８８～９２頁（２０１１年）

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施例は、既知の電気加熱要素が製造される熱プロセスに関して単純化された溶射プロセスにより、加熱部材、例えば電気加熱要素を製造する方法を対象とする。

【0009】

実施例において、この方法は溶射コーティングの１つ、例えばセラミックの上部絶縁層を置き換える／除去し、封止手順を行うことにより既知の技術を単純化して、基材及び環境に対する改善された電気絶縁性を有する加熱部材を製造する。単純化された溶射プロセスと封止手順のこの組み合わせは、高性能の加熱要素を効率的に可能にする。

【0010】

実施例は、基材に適用されたコーティング系と；コーティング系の上に連続層又は閉じた層の少なくとも１つとして適用されたシーラントとを含む、加熱部材を対象とする。

【0011】

実施例によれば、コーティング系は、基材の上に形成された加熱器要素と；基材と加熱器要素との間に形成された絶縁層とを含んでもよい。さらに、コーティング系は、外部電源との接点を形成するように加熱器要素の上に適用された導電性層をさらに含んでもよい。シーラントはコーティング系に浸透して絶縁層の絶縁特性を改善することができる。場合により、コーティング系は基材の上に形成されたボンド層を含んでもよく、絶縁層はボンド層の上に形成される。

【0012】

他の実施例によれば、絶縁層の厚さは５０～３００μｍであってもよい。

【0013】

他の実施例において、コーティング系の上のシーラントの厚さは０．０５～５．０ｍｍであってもよい。

【0014】

さらに他の実施例において、コーティング系は１層のみの絶縁層を含んでもよい。

【0015】

実施例は加熱部材を製造する方法を対象とする。この方法は、コーティング系を基材に適用するステップと；連続層又は閉じた層の少なくとも１つとしてシーラントをコーティング系の上に適用するステップとを含む。

【0016】

実施例によれば、コーティング系は、基材の上に形成された加熱器要素と；基材と加熱器要素との間に形成された絶縁層とを含んでもよい。コーティング系は、外部電源への接点を形成するために加熱器要素の上に適用された導電性層をさらに含んでもよい。さらに、シーラントは、コーティング系に浸透して絶縁層の絶縁特性を改善することができる。さらに、少なくとも絶縁層は溶射により形成され得る。シーラントはコーティング系に浸透して絶縁層の誘電特性を改善することができる。場合により、コーティング系は、基材の上に形成されたボンド層を含んでもよく、絶縁層はボンド層の上に形成される。

【0017】

実施例において、絶縁層の厚さは５０～３００μｍである。

【0018】

他の実施例において、シーラントはコーティング系の上に０．０５～５．０ｍｍの厚さまで適用される。

【0019】

さらに他の実施例において、コーティング系は溶射により適用された複数の層を含んでもよい。溶射により適用された複数の層は、加熱器要素及び絶縁層を含んでもよい。絶縁層は基材の上に噴霧されてもよく、加熱器要素は絶縁層の上に噴霧されてもよい。場合により、ボンド層も基材の上に溶射されてもよく、絶縁層はボンド層の上に噴霧されてもよい。

【0020】

なおさらに他の実施例によれば、コーティング系は１層のみの絶縁層を含んでもよい。

【0021】

実施例は、基材に適用されたコーティング系とコーティング系の上に適用されたシーラントとを含む加熱部材を対象とする。シーラントはコーティング系に浸透して絶縁層の絶縁特性を改善し、コーティング系の上のシーラントの厚さは０．０５～５．０ｍｍであり、コーティング系は１層のみの絶縁層を含む。

【0022】

本発明の他の例示的な実施例及び利点は、本開示及び添付の図面を吟味することにより確認することができる。

【0023】

本発明は、記載される複数の図面を参照して本発明の例示的な実施例の非限定的な実例によって、下記の詳細な説明においてさらに説明され、ここではいくつかの図面にわたって同様の参照番号は類似する部品を表す。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】加熱要素を形成する既知のコーティング系を示す図である。

【図2】加熱要素の既知のコーティング系の断面を概略的に示す図である。

【図3】加熱要素の実施例によるコーティング系の断面を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本明細書に示される詳細は、例としてのもの及び本発明の実施例の例示的な議論のみを目的とするものであり、本発明の原理及び概念的態様の最も有用で容易に理解される説明と考えられるものを提供する過程で提示される。これに関して、本発明の基本的な理解に必要である以上に詳細に本発明の構造上の詳細を示す試みはなされず、図面と共に取り入れられる説明は、本発明のいくつかの形態が実際にどのように実施することができるのかを当業者に明らかにする。

【0026】

図３は、基材２１上に加熱部材を形成するためのコーティング系２の例示的な実施例を示す。図２に図示される先行技術の部材とは対照的に、この例示的な実施例では、既知の加熱要素の絶縁層１４はコーティング系から除外され、完成した加熱部材を被覆するのにシーラント２７が使用される。したがって、図３に図示される例示的な実施例において、コーティング系２は、任意選択の金属ボンドコート２２、例えば、ＮｉＣｒ、純粋なＮｉ、ＣｒＮ（１０～５０％ｗｔ．のＣｒ含量を有する）、Ｎｉ_５Ａｌ（３～２０％ｗｔ．のＡｌ含量を有する）、純粋なＡｌ、ステンレス鋼、又はインコネル合金により形成され、例えば、大気プラズマ溶射（ＡＰＳ）、アークワイヤー溶射（ＥＡＷ）、燃焼溶射（ＣＳ）、低温溶射（ＣＧＳ）プロセス、又はＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｍｅｔｃｏ社のＦ４ＭＢ－ＸＬ、ＳＩＮＰＬＥＸＰＲＯ、若しくはＴＲＩＰＬＥＸＰＲＯ－２１０などの溶射ガンによる同様のプロセスにより、１０～５０μｍの厚さ、好ましくは２０～３０μｍの厚さまで溶射されて、好ましくは鋼、ステンレス鋼、又はアルミニウム系合金でできている金属基材２１への加熱部材の接着性を改善する。電気絶縁性セラミック材料２３、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＭｇＯ、又は混合物は、基材２１上又は任意選択の金属ボンドコート２２上に、例えばＡＰＳ、懸濁液プラズマ溶射（ＳＰＳ）、高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）、爆裂溶射、燃焼粉末溶射（火炎溶射）、又は同様のプロセスにより、１５０～３５０μｍ、好ましくは２５０～３００μｍの厚さまで溶射されて、加熱要素２４を基材２１／ボンド層２２から電気的に分離する。加熱要素２４は、例えばＡＰＳ、ＥＡＷ、ＣＳ、又はＣＧＳにより形成され、導電性材料層、例えば、ＮｉＣｒ、純粋なＮｉ、ＣｒＮ（１０～５０％ｗｔ．のＣｒ含量を有する）、Ｎｉ_５Ａｌ（３～２０％ｗｔ．のＡｌ含量を有する）、純粋なＡｌ、高クロム鋼、インコネル合金、又はＴｉＢ_２若しくはＴｉＯ_２のような導電性セラミックを含み、特に、好ましくは蛇行タイプの配置で適用された、パターン形成された導電性層である。加熱要素１３の導電性の蛇行経路の幅、長さ、及び厚さは、３５０～８５０Ｖの指定の電圧において２～８ｋＷの必要な総電力を得るのに適した電気抵抗を生じさせるように設計されている。非限定的な実例として、２～８ｋＷの電力を供給すると理解することができる、電気自動車の電池において、加熱要素１３は２～１０ｍｍの幅、５００～１５００ｍの長さ、及び２０～３０μｍの厚さで適切に寸法決めすることができる。

【0027】

導電性層２６、例えば銅系合金は、例えば、ＡＰＳ、ＥＡＷ、ＣＰ、ＣＷ、ＣＳ、ＨＶＯＦ、又は他のプロセスにより、加熱要素２４が例えばはんだ付けにより外部電源（図示せず）に接続されるのを可能にするのに十分な１２０～２００μｍ、好ましくは１５０～１６５μｍの厚さで、ゾーンにパターン形成される。しかし、既知の技術において加熱要素の上に適用される絶縁層、すなわち、図２のセラミックの上部絶縁層１５の代わりに、シーラント層２７がコーティング系２の導電性層２６及び加熱要素２４の上に適用される。シーラントは、ブラッシング、噴霧、又は分注により液体状で適用される。このシーラントは、例えば、溶媒含量が低いエポキシ様シーラント、例えばＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｍｅｔｃｏ社のＭＥＴＣＯＳＥＡＬ ＥＲＳ、若しくはＤＩＣＨＴＯＬ ＨＭ－ＲＴなど、又はポリマー系シーラントであってもよい。電気絶縁性セラミック材料２３の上に０超（＞０）～５．０ｍｍ、好ましくは０．０１～１．０ｍｍ、特に０．０５～０．１５ｍｍの層厚さが得られるまで、シーラントのタイプに応じてシーラントがコーティング系２に浸透する、侵入する、及び／又はコーティング系２を包むように、シーラントが適用される。しかし、シーラント層２７が導電性層２６を囲み、導電性層２６の少なくとも上側部分がシーラント層２７よりも高くなるように、層厚さは導電性層２６及び加熱要素２４の厚さの合計よりも薄い。さらに、非限定的な実例として、シーラント層２７は、加熱要素２４の厚さよりも少なくとも５０μｍ厚い、好ましくは加熱要素２４の厚さよりも１００μｍ厚い厚さで適用されてもよい。シーラント層２７は、シーラントの特定の要件にしたがって硬化させることができる。しかし、外部電源が導電性層２６を介して加熱器要素２４の接点にアクセスするために、開口部をシーラントに設けることができる。

【0028】

図３の加熱部材の例示的な実施例は、３層又は４層のみを利用し、ボンド層は任意選択であり、層の少なくとも１つ、好ましくはすべての層が溶射コーティング層であり、さらに絶縁層２３の改善された封止に起因して、絶縁層２３の改善された絶縁特性をもたらす。さらに、例示的な実施例は、シーラント層２７のシーラントはコーティング系全体に浸透し、破壊電圧を増加させリーク電流を減少させることにより絶縁層２３の電気絶縁特性を改善するので、既知の技術における上側絶縁層１５、すなわち加熱要素１４より上側を回避することができる。さらに、シーラント層２７のシーラントの使用によりもたらされるこれらの改善された特性は、コーティング系において、絶縁層２３の厚さを既知の技術におけるような５００μｍから、５０～３５０μｍ、好ましくは１５０～３００μｍまで薄くすることを可能にする。さらに、シーラント層２７のシーラントは、コーティング系２に侵入すること又はコーティング系２に含有されることが可能ではないシーラントが電気絶縁性であるコーティング系２の上に連続フィルムを形成することになるような量で適用することができる。シーラント層２７は、加熱要素２４よりも少なくとも５０μｍ厚い、好ましくは１００μｍ厚い厚さまで、絶縁層２３の上（及び加熱要素２４の上）に適用することができる。このように、シーラント層２７の厚さは、好ましくは導電性層２６及び加熱要素２４の厚さの合計よりも薄く、シーラント層２７の表面よりも高い導電性層２６の島を形成する。さらに、シーラント層２７の厚さは、例えば０超（＞０）～５．０ｍｍであってもよく、好ましくは０．０１～１．０ｍｍ、より好ましくは０．０５～０．１５ｍｍである。

【0029】

「実施例１」
コーティング系２は、絶縁層２３、加熱器要素２４、及び導電性層２６、並びに任意選択によりボンドコート２２を、溶射プロセスにより、例えばＡＰＳ又は他の適切な溶射プロセスにより適用することにより形成される。加熱要素２４を電源に接続しようとする領域に、シーラント層２７の適用後にもなおそれらがアクセス可能であるようにして、コンタクトパッドをマスキングするようにカバーが配置される。２成分エポキシ様シーラント、例えばＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｍｅｔｃｏ社のＭＥＴＣＯＳＥＡＬ ＥＲＳ又はＤＩＣＨＴＯＬ ＨＭ－ＲＴを、０．１～１ｍｍの閉じた液体フィルムがコーティング系２の上に形成されるような量で適用することができる。先行技術におけるような入り込むべき上部絶縁層１５がないので、シーラント層２７からのより多くのシーラントが絶縁層２３に到達し、それにより誘電特性を改善して加熱層２４及び基材２１を分離する。分離測定において、シーラント層２７のシーラントを適用した後、絶縁層２３、例えばＡｌ_２Ｏ_３の放電抵抗は約５ｋＶ／ｍｍから５０ｋＶ／ｍｍまで増加させることができることが示された。この放電抵抗の増加を考慮して、加熱要素２４を基材２１に短絡させるリスクを増加させることなく、絶縁層２３の厚さを約５０μｍの最小厚さまで５０％削減することができる。

【0030】

コーティング系２の上の過剰のシーラントは硬く緻密な樹脂様のオーバーレイを形成し、湿度に対して不透過性である電気絶縁層を形成する。この過剰のシーラントコーティングは、コーティング系２が既知の技術における加熱要素の上の絶縁層を省くことを可能にするものである。樹脂様のオーバーレイは最高で３００℃までの温度に耐えることができ、これは水冷式ヒーターで加熱部材を使用するのに十分である。溶射絶縁材は多孔性及び細いクラックのネットワークという問題があるので、樹脂様コーティングはまた溶射絶縁コーティングよりも良好な破壊電圧の値も実現する。さらに、このエポキシ型シーラントの適用は高機能な装置を必要とせず、ＡＰＳ層とは異なり、材料の損失がない。

【0031】

熱硬化処理の間にコーティング系２に振動を与えてシーラント中の封入される気泡を回避することによりさらなる有益性を実現することができ、これにより加熱要素の上の他の部材に対する望ましくない放電のリスクを負うピンホールを回避することができる。

【0032】

シーラントの高度の浸透さえも真空含浸により実現できる。コーティング系全体及びコンタクトパッドのマスキングを有する部材を、真空容器内でシーラント液より上に入れる。低圧又は真空に近い条件で、部材を樹脂中に入れ、次いで圧力を大気圧に戻す。表面上の過剰のシーラントの量は、シーラントの除去を加えることにより別の加工ステップに適合させなければならない。

【0033】

「実施例２」
コーティング系２の絶縁層２３、加熱器要素２４、及び導電性層２６、並びに任意選択によるボンドコート２２は、実施例１で記載されるように適用及びマスキングすることができる。過剰のシーラントがコーティング系２の表面全体にわたって連続的なオーバーレイを形成するように、１成分ポリマー系シーラントを実施例１に記載されるものと同様に適用することができる。この過剰のシーラント層の厚さは０．１～１ｍｍの範囲内である。このシーラントは６時間の乾燥時間とそれに続く熱処理を必要とする。このシーラントはコーティング系２に浸透する能力が低下しているが、このシーラント層は非常に高い電気絶縁特性を有し、それにより近くの部材への放電及び短絡を有効に回避する。形成されたオーバーレイは弾性のあるままであり、多数の液体化学物質に対して耐性があり、分解前で最高５００℃まで安定である。

【0034】

「実施例３」
コーティング系２の絶縁層２３、加熱器要素２４、及び導電性層２６、並びに任意選択によるボンドコート２２は、実施例１に記載されるように適用及びマスキングすることができる。実施例１及び２で述べられるシーラントの１つは、過剰のシーラントが最大で０．０１～０．１ｍｍの非常に薄い膜を形成するような量でコーティング系２の表面全体に適用することができる。例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、エポキシ、ガラス、セラミックファイバー（アスベストの代替）、窒化ホウ素、酸化アルミニウムから作られる、３５０℃の温度に耐えることができるプラスチックの薄いシートを、過剰のシーラントフィルムの上にカバーとして置く。過剰のシーラントは、接着剤カバーを円滑にコーティング系２に接着させる接着剤として作用し、コーティング系２を電気的に絶縁し、コーティング系２を吸湿及び機械的損傷から保護することになる。

【0035】

前述の実例は単に説明の目的のために示され、決して本発明を限定するものとして解釈されるべきではないことに注意する。本発明は例示的な実施例に関して記載されているが、本明細書において使用されている語は限定の語よりもむしろ説明及び例証の語であることが理解される。本発明の態様において本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、現在述べられている通りに及び修正されている通りに、添付の特許請求の範囲内で変更を行ってもよい。本発明は特定の手段、材料、及び実施例に関して本明細書に記載されているが、本発明は本明細書で開示される詳細に限定されることを意図しておらず、むしろ本発明は、添付の特許請求の範囲内であるものなどの、あらゆる機能的に等価の構造、方法、及び使用に及ぶ。

【図1】

【図2】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2022-07-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材に適用されたコーティング系と；
前記コーティング系の上に連続層又は閉じた層の少なくとも１つとして適用されたエポキシ型シーラント又はポリマー系シーラントと
を含み、
前記コーティング系が、
前記基材の上に形成され、導電性材料を含む加熱器要素と；
前記基材と加熱器要素との間に形成され、電気絶縁性セラミックを含む絶縁層と
を含む、加熱部材。

【請求項2】

前記コーティング系が、外部電源への接点を形成するために前記加熱器要素の上に適用された導電性層をさらに含む、請求項１に記載の加熱部材。

【請求項3】

前記シーラントが前記コーティング系に浸透して前記絶縁層の絶縁特性を改善する、請求項１に記載の加熱部材。

【請求項4】

前記コーティング系が、前記基材の上に形成されたボンド層を含み、絶縁層が前記ボンド層の上に形成される、請求項１に記載の加熱部材。

【請求項5】

前記絶縁層の厚さが５０～３００μｍである、請求項１に記載の加熱部材。

【請求項6】

前記コーティング系の上の前記シーラントの厚さが０．０５～５．０ｍｍである、請求項１に記載の加熱部材。

【請求項7】

前記コーティング系が１層のみの絶縁層を含む、請求項１に記載の加熱部材。

【請求項8】

コーティング系を基材に適用するステップと；
連続層又は閉じた層の少なくとも１つとしてエポキシ型シーラント又はポリマー系シーラントを前記コーティング系の上に適用するステップと
を含み、
前記コーティング系が、
前記基材の上に形成され、導電性材料を含む加熱器要素と；
前記基材と加熱器要素との間に形成され、電気絶縁性セラミックを含む絶縁層と
を含み、
前記加熱器要素およびセラミックの前記絶縁層は、溶射により適用される、加熱部材を製造する方法。

【請求項9】

前記コーティング系が、外部電源への接点を形成するために前記加熱器要素の上に適用された導電性層をさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記シーラントが前記コーティング系に浸透して前記絶縁層の絶縁特性を改善する、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記シーラントが前記コーティング系に浸透して前記絶縁層の誘電特性を改善する、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記コーティング系が、前記基材の上に形成されたボンド層を含み、絶縁層が前記ボンド層の上に形成される、請求項８に記載の方法。

【請求項13】

前記絶縁層の厚さが５０～３００μｍである、請求項８に記載の方法。

【請求項14】

シーラントが前記コーティング系の上に０．０５～５．０ｍｍの厚さで適用される、請求項８に記載の方法。

【請求項15】

前記絶縁層が前記基材の上に噴霧され、前記加熱器要素が前記絶縁層の上に噴霧される、請求項８に記載の方法。

【請求項16】

ボンド層が溶射により前記基材の上に適用され、前記絶縁層が前記ボンド層の上に適用される、請求項８に記載の方法。

【請求項17】

前記コーティング系が１層のみの絶縁層を含む、請求項８に記載の方法。

【請求項18】

基材に適用されたコーティング系と；
前記コーティング系の上に適用されたエポキシ型シーラント又はポリマー系シーラントと
を含む加熱部材であって、
前記シーラントが前記コーティング系に浸透して前記絶縁層の絶縁特性を改善し、
前記コーティング系の上の前記シーラントの厚さが０．１～１．０ｍｍであり、
前記コーティング系が、
前記基材の上に形成され、導電性材料を含む加熱器要素と；
前記基材と加熱器要素との間に形成され、電気絶縁性セラミックを含む１層のみの絶縁層と
を含む、
加熱部材。

【国際調査報告】