CN216451562U - 加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供能够降低热应力的加热器。加热器具备陶瓷体和加热图案。陶瓷体为筒状，且具有内周面及外周面。加热图案与陶瓷体相接。陶瓷体具有分别位于内周面及外周面且沿长度方向延伸的一对槽。

Description

加热器

技术领域

实用新型的实施方式涉及加热器。

背景技术

以往，已知有将具有发热电阻体的片状的陶瓷体加工为筒状的加热器。在该加热器中，经由通过通电而发热的发热电阻体来升温到要求的温度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2018/155037号

实用新型内容

实用新型要解决的课题

然而，从例如热响应性的提高或将轻量化纳入了考虑的陶瓷体的薄型化的要求出发，在针对热应力而言的强度的方面存在改善的余地。

实施方式的一方案是鉴于上述而做出的，其目的在于提供能够降低热应力的加热器。

用于解决课题的方案

实施方式的一方案的加热器具备陶瓷体和加热图案。陶瓷体为筒状，且具有内周面及外周面。加热图案与所述陶瓷体相接。所述陶瓷体具有分别位于所述内周面及所述外周面且沿长度方向延伸的一对槽。

实用新型效果

根据实施方式的一方案，能够提供能够降低热应力的加热器。

附图说明

图1A是表示实施方式的加热器的立体图。

图1B是实施方式的加热器的俯视图。

图2是图1B所示的A-A线的剖视图。

图3是实施方式的变形例1的加热器的剖视图。

图4是实施方式的变形例2的加热器的俯视图。

图5是实施方式的变形例3的加热器的俯视图。

图6是实施方式的变形例4的加热器的剖视图。

图7是实施方式的变形例5的加热器的剖视图。

图8是实施方式的变形例6的加热器的剖视图。

图9是实施方式的变形例7的加热器的剖视图。

图10A是实施方式的变形例8的加热器的横剖视图。

图10B是实施方式的变形例9的加热器的横剖视图。

图10C是实施方式的变形例10的加热器的横剖视图。

图11是实施方式的变形例11的加热器的俯视图。

图12是实施方式的变形例12的加热器的剖视图。

图13是表示实施方式的加热器的制造方法的一例的流程图。

图14A是说明实施方式的加热器的制造方法的图(其1)。

图14B是说明实施方式的加热器的制造方法的图(其2)。

图14C是说明实施方式的加热器的制造方法的图(其3)。

附图标记说明

1 加热器

2 陶瓷体

10 第一陶瓷体

15、25 槽

20 第二陶瓷体

30 加热图案

32a、32b 导孔

33 焊盘

34 接合部

35 引线

40 玻璃涂层

50 陶瓷片

51 第一陶瓷片

52 第二陶瓷片

60 加热图案材料。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本申请的实用新型的加热器及加热器的制造方法的实施方式。需要说明的是，本实用新型并不由以下所示的实施方式限定。另外，需要留意的是，附图是示意性的附图，各要素的尺寸的关系、各要素的比率等有时与现实不同。而且，即便是附图相互之间，也有时包含彼此的尺寸的关系、比率不同的部分。

<实施方式>

首先，参照图1A～图2来说明实施方式的加热器。图1A是表示实施方式的加热器的立体图，图1B是实施方式的加热器的俯视图。另外，图2是图1B所示的A-A线的剖视图。

如图1A所示，实施方式的加热器1具备大致圆筒状的陶瓷体2，该陶瓷体2具有作为内周面的第二面10b及作为外周面的第一面20a。另外，第二面10b及第一面20a具有沿加热器1的长度方向分别延伸的一对槽15、25。

加热器1的长度、即陶瓷体2的长度例如可以设为20mm～60mm程度。另外，加热器1的直径、即陶瓷体2的外尺寸例如可以设为2.5mm～5.5mm程度。需要说明的是，陶瓷体2的形状不限于圆筒状，例如也可以为椭圆筒状。

需要说明的是，为了使说明易于理解，在图1A～图2中，图示了包括沿着加热器1的长度方向延伸的Z轴在内的三维的正交坐标系。该正交坐标系有时也在后面的说明中使用的其他附图中示出。

另外，如图2所示，陶瓷体2具有第一陶瓷体10和位于第一陶瓷体10的外侧的第二陶瓷体20。第一陶瓷体10为第一层的一例。第二陶瓷体20为第二层的一例。第一陶瓷体10及第二陶瓷体20为一对陶瓷体的一例。

第一陶瓷体10具有第一面10a和第二面10b。第一陶瓷体10具有第一面10a位于外侧、第二面10b位于内侧、且以Z轴方向为筒轴方向的筒状。另外，在与陶瓷体2的内周面相当的第二面10b，存在槽15。槽15由将第一面10a与第二面10b连接的第一陶瓷体10的端面101、102以及第二陶瓷体20的第二面20b构成。端面101、102具有距离d1而彼此相对地配置。

第二陶瓷体20具有第一面20a和第二面20b。第二陶瓷体20具有第一面20a位于外侧、第二面20b位于内侧、且以Z轴方向为筒轴方向的筒状。另外，在与陶瓷体2的外周面相当的第一面20a，存在槽25。槽25由将第一面20a与第二面20b连接的第二陶瓷体20的端面201、202以及第一陶瓷体10的第一面20a构成。端面201、202具有距离d2而彼此相对地配置。

陶瓷体2的材料例如为具有绝缘性的陶瓷。作为陶瓷体2的材料，例如可以使用氧化铝、氮化硅或氮化铝。

另外，第一陶瓷体10及第二陶瓷体20的厚度例如可以设为0.2mm～0.4mm程度。需要说明的是，第一陶瓷体10与第二陶瓷体20的厚度可以相同，也可以不同。

另外，在第一陶瓷体10与第二陶瓷体20之间，存在加热图案(heater pattern)30。加热图案30位于与第二陶瓷体20的第二面20b相对的第一陶瓷体10的第一面10a上，在周向上覆盖几乎整个第一面10a。

如图1B所示，加热器1具有位于长度方向的两端的一端1A及另一端1B。一端1A为加热器1的前端侧，另一端1B为加热器1的后端侧。

加热图案30位于加热器1的一端1A侧。由此，加热器1例如能够使与被加热体接触或接近的一端1A侧效率良好地升温。

加热图案30例如包括通过通电而发热的电阻发热体。加热图案30例如也可以包括将钨、钼等包含在内的高电阻的导体。

另一方面，在加热器1的另一端1B侧，存在焊盘33及引线35。焊盘33经由未图示的导体而与加热图案30电连接。引线35的一端连接于焊盘33，且另一端连接于未图示的电源装置。通过使焊盘33及引线35位于另一端1B侧，例如能够减少伴随加热器1的发热产生的劣化。

这样，实施方式的加热器1具有分别位于陶瓷体2的内周面及外周面且沿长度方向延伸的一对槽15、25。通过槽25位于陶瓷体2的外周面，例如能够降低加热器1的加热时的伴随陶瓷体2的膨胀产生的热应力。另外，通过槽15位于陶瓷体2的内周面，例如能够降低加热器1的冷却时伴随陶瓷体2的收缩产生的热应力。因此，根据实施方式的加热器1，例如能够降低在加热时及冷却时这两个时候陶瓷体2受到的热应力。

另外，如图2所示，加热图案30的一部分从槽25露出。因此，在加热器1的加热时由加热图案30产生的热量的一部分能够不经由陶瓷体2而从槽25散出。由此，根据实施方式的加热器1，例如能够降低在冷却时陶瓷体2受到的热应力。

需要说明的是，一对槽15、25电可以在陶瓷体2的径向上分离地配置。在图1B所示的例子中，槽15、25在俯视时重叠地配置。通过像这样槽15、25彼此分离地配置，例如能够提高加热时及冷却时的陶瓷体2的热均匀性。因此，例如能够降低在加热时及冷却时这两个时候陶瓷体2受到的热应力。在此，“重叠地配置”不限于在俯视时槽15、25完全一致的情况，也可以包括槽15、25的一部分在俯视时重叠的情况。

另外，一对槽15、25的与长度方向交叉的宽度也可以互不相同。如图2所示，例如槽15的宽度、即端面101、102的距离d1也可以比槽25的宽度、即端面201、202的距离d2小。通过像这样以位于内周面的槽的宽度比位于外周面的槽的宽度小的方式使槽15、25的宽度不同，例如能够提高加热时及冷却时的陶瓷体2的热均匀性。因此，例如能够降低在加热时及冷却时这两个时候陶瓷体2受到的热应力。

<变形例1>

接着，参照图2～图12来说明实施方式的各种变形例。需要说明的是，在以下所示的各种变形例中，有时对与实施方式相同的部位标注相同的附图标记，由此省略重复的说明。

图3是实施方式的变形例1的加热器的剖视图。图3所示的加热器1与图2所示的加热器1不同点在于，加热图案30位于与第一陶瓷体10的第一面10a相对的第二陶瓷体20的第二面20b上、且沿着周向覆盖几乎整个第二面20b。

另外，加热图案30的一部分从槽15露出。因此，在加热器1的加热时由加热图案30产生的热量的一部分能够不经由陶瓷体2而从槽15散出。由此，根据本变形例的加热器1，例如能够降低在冷却时陶瓷体2受到的热应力。

<变形例2>

图4是实施方式的变形例2的加热器的俯视图。如图4所示，加热器1的一端1A处的槽25的宽度d21也可以比另一端1B处的槽25的宽度d22大。宽度d21、d22是与图2所示的距离d2相当的长度。通过像这样使一端1A侧的距离d2比另一端1B侧大，从而与另一端1B侧相比位于一端1A侧的第一陶瓷体10与第二陶瓷体20的接触面积较小。由此，根据本变形例的加热器1，例如能够降低在加热图案30所在的一端1A侧陶瓷体2受到的热应力。

另外，通过使宽度d22比宽度d21小，从而与一端1A侧相比位于另一端1B侧的第一陶瓷体10与第二陶瓷体20的接触面积较大。由此，根据本变形例的加热器1，例如能够提高在供进行供电的另一端1B侧第一陶瓷体10与第二陶瓷体20的接合强度。

需要说明的是，在图4中，示出了使槽25的宽度d21、d22不同的例子，但例如也可以使与图2所示的距离d1相当的槽15的宽度以加热器1的一端1A比另一端1B大的方式不同。另外，也可以使槽15、25这两方的宽度以加热器1的一端1A比另一端1B大的方式分别不同。

<变形例3>

图5是实施方式的变形例3的加热器的俯视图。如图5所示，槽25也可以相对于长度方向呈曲线状配置。通过像这样使槽25呈曲线状配置，从而例如在急速升温时位于槽25的附近的第一陶瓷体10受到的应力不成为一条直线，因此应力降低。

需要说明的是，虽然省略图示，但槽15也可以相对于长度方向呈曲线状配置。通过像这样使槽15呈曲线状配置，从而例如在急速升温时位于槽15的附近的第二陶瓷体20受到的应力不成为一条直线，因此应力降低。

另外，也可以是，槽15、25这两方相对于长度方向呈曲线状配置。通过像这样使槽15、25这两方呈曲线状配置，从而例如第一陶瓷体10及第二陶瓷体20受到的应力不成为一条直线，因此应力进一步降低。

<变形例4>

图6是实施方式的变形例4的加热器的剖视图。图6所示的加热器1具有位于第一陶瓷体10的第一面10a的加热图案30，且一部分从槽25露出。具体而言，加热图案30具有从槽25露出的露出部30a。另外，在槽25存在覆盖露出部30a的玻璃涂层40。

玻璃涂层40是具有绝缘性且覆盖露出部30a的保护层。通过玻璃涂层40位于加热图案30的露出部30a，例如能够确保加热图案30的绝缘。需要说明的是，玻璃涂层40可以以填满槽25的方式配置，也可以以在槽25的一部分具有空间的方式配置。而且，玻璃涂层40也可以以伸出槽25的方式配置。

<变形例5>

图7是实施方式的变形例5的加热器的剖视图。图7所示的加热器1具有位于第二陶瓷体20的第二面20b的加热图案30，且一部分从槽15露出。具体而言，加热图案30具有从槽15露出的露出部30a。另外，在槽15存在覆盖露出部30a的玻璃涂层40。

通过玻璃涂层40位于露出部30a之上，例如能够确保加热图案30的绝缘。需要说明的是，玻璃涂层40可以以填满槽15的整体的方式配置，也可以以填满槽15的一部分的方式配置。而且，玻璃涂层40也可以以伸出槽15的方式配置。

需要说明的是，在图6、图7中，示出了在槽15、25中的一方存在玻璃涂层40的例子，但也可以如以下所示，在槽15、25这两方存在玻璃涂层40。

<变形例6>

图8是实施方式的变形例6的加热器的剖视图。图8所示的加热器1与图6所示的加热器1不同点在于，还在不存在加热图案30的槽15存在玻璃涂层40。

如图8所示，玻璃涂层40以覆盖槽15的角部151、152的方式配置。角部151是第一陶瓷体10的端面101与第二陶瓷体20的第二面20b交叉的部分。角部152是第一陶瓷体10的端面102与第二陶瓷体20的第二面20b交叉的部分。通过玻璃涂层40位于角部151、152，例如能够抑制以端面101、102为起点的第一陶瓷体10的剥离。

需要说明的是，玻璃涂层40也可以以覆盖第一陶瓷体10的端面101、102与第二面10b交叉的边缘部分的方式配置。通过玻璃涂层40覆盖边缘部分，例如能够减少端面101、102处的第一陶瓷体10的缺损。

<变形例7>

图9是实施方式的变形例7的加热器的剖视图。图9所示的加热器1与图7所示的加热器1不同点在于，还在不存在加热图案30的槽25存在玻璃涂层40。

如图9所示，玻璃涂层40以覆盖槽25的角部251、252的方式配置。角部251是第二陶瓷体20的端面201与第一陶瓷体10的第一面10a交叉的部分。角部252是第二陶瓷体20的端面202与第一陶瓷体10的第一面20a交叉的部分。通过玻璃涂层40位于角部251、252，例如能够抑制以端面201、202为起点的第二陶瓷体20的剥离。

需要说明的是，玻璃涂层40也可以以覆盖第二陶瓷体20的端面201、202与第一面20a交叉的边缘部分的方式配置。通过玻璃涂层40覆盖边缘部分，例如能够减少端面201、202处的第二陶瓷体20的缺损。

<变形例8～10>

图10A～图10C是实施方式的变形例8～10的加热器的横剖视图。图10A～图10C相当于在俯视下槽15、25重叠的位置沿着YZ平面剖视观察到的图。

图10A所示的加热器1的一端1A以与第一陶瓷体10的端面10A及第二陶瓷体20的端面20A一致的方式配置。另外，图10B所示的加热器1的一端1A以与第二陶瓷体20的端面20A一致的方式配置，图10C所示的加热器1的一端1A以与第一陶瓷体10的端面10A一致的方式配置。

如图10A～图10C所示，在加热器1的一端1A存在玻璃涂层40。玻璃涂层40以覆盖位于一端1A侧的端面10A、20A及第一陶瓷体10与第二陶瓷体20的边界的方式配置。位于一端1A侧的第一陶瓷体10与第二陶瓷体20的边界是特别容易受到升温时、冷却时的热应力的部分。通过在这样的部分存在玻璃涂层40，例如能够减少伴随热循环产生的第一陶瓷体10及第二陶瓷体20的剥离。

<变形例11>

图11是实施方式的变形例11的加热器的俯视图。图11所示的加热器1与图1B所示的加热器1不同点在于，以覆盖焊盘33与引线35的接合部34的方式配置玻璃涂层40。

通过以覆盖接合部34的方式配置玻璃涂层40，例如能够提高接合部34处的接合强度。另外，通过玻璃涂层40具有绝缘性，例如能够提高焊盘33及引线35的涂层部分处的绝缘性。

<变形例12>

图12是实施方式的变形例12的加热器的剖视图。图12所示的加热器1具有和位于第一陶瓷体10与第二陶瓷体20之间的加热图案30导通的一对导孔(via)32a、32b。导孔32a、32b是将第二陶瓷体20沿着径向贯通的导体。导孔32a、32b经由未图示的配线图案而将加热图案30与焊盘33连接。

在图12所示的例子中，一对导孔32a、32b在陶瓷体2的径向上分离地配置。在将一对导孔32a、32b所在的方向设为第一径向时，一对槽15、25分离地位于与该第一径向交叉的第二径向上。

这样，通过导孔32a、32b及槽15、25位于彼此交叉的方向上，例如能够减少第一陶瓷体10和第二陶瓷体20的局部的应力集中。

<加热器的制造方法>

接着，使用图13～图14C来说明实施方式的加热器1的制造方法的一例。图13是表示实施方式的加热器的制造方法的一例的流程图。图14A～图14C是说明实施方式的加热器的制造方法的图。

首先，将一对陶瓷片错开而重叠(步骤S11)。如图14A所示，一对陶瓷片50具有第一陶瓷片51以及存在加热图案材料60的第二陶瓷片52。

一对陶瓷片50以加热图案材料60位于第一陶瓷片51与第二陶瓷片52之间的方式配置。另外，第一陶瓷片51与第二陶瓷片52沿着第一方向71错开规定的宽度而重叠。需要说明的是，一对陶瓷片50由会通过后述的烧成而生成陶瓷体2的材料制作。另外，在第一陶瓷片51与第二陶瓷片52之间，例如也可以存在用于保持第一陶瓷片51及第二陶瓷片52的配置的密接液。

接着，将一对陶瓷片成形为筒状(步骤S12)。如图14B所示，一对陶瓷片50例如以将圆柱状的芯棒80配置为长度方向沿着与第一方向71交叉的第二方向72、且在第一陶瓷片51的第一方向71的一端511与另一端512之间、以及第二陶瓷片52的第一方向71的一端521与另一端522之间分别存在空隙的方式，将一对陶瓷片50成形为筒状。需要说明的是，也可以不使用芯棒80。

然后，对已成形为筒状的一对陶瓷片进行烧成(步骤S13)。如图14C所示，在步骤S12中成形为筒状的一对陶瓷片50例如位于波形板状的烧成用夹具90之上，并以规定的温度进行烧成。在步骤S12中使用的芯棒80例如在烧成前被除去。第一陶瓷片51通过烧成而例如成为实施方式的第一陶瓷体10，存在加热图案材料60的第二陶瓷片52通过烧成而例如成为实施方式的具有加热图案30的第二陶瓷体20。由此，例如，生成图3所示的加热器1。需要说明的是，在生成实施方式的加热器1的情况下，例如以第一陶瓷片51位于外侧且第二陶瓷片52位于内侧的方式成形一对陶瓷片50即可。

实施方式的加热器1具备：筒状的陶瓷体2，其具有内周面(第二面10b)及外周面(第一面20a)；以及加热图案30，其与陶瓷体2相接。陶瓷体2具有分别位于内周面及外周面且沿长度方向延伸的一对槽15、25。由此，能够降低热应力。

另外，实施方式的一对槽15、25在陶瓷体2的径向上分离地配置。由此，能够提高加热时及冷却时的陶瓷体2的热均匀性。

另外，加热图案30的一部分从实施方式的一对槽15、25中的至少一方的槽露出。由此，能够提高陶瓷体2的热均匀性。

另外，实施方式的加热图案30位于长度方向的一端1A侧，一对槽15、25中的至少一方的槽在一端1A侧的宽度比在长度方向的另一端1B侧的宽度大。由此，能够进一步降低在加热图案30所在的一端1A侧陶瓷体2受到的热应力。

另外，实施方式的一对槽15、25中的至少一方的槽相对于长度方向呈曲线状配置。由此，能够进一步降低热应力。

另外，实施方式的加热器1具有：加热图案30的露出部30a，其从一对槽15、25中的至少一方的槽露出；以及玻璃涂层40，其至少覆盖露出部30a。由此，能够确保露出部30a的绝缘。

另外，实施方式的玻璃涂层40位于不存在露出部30a的槽的角部。由此，能够减少陶瓷体2局部地剥离的情况。

另外，实施方式的陶瓷体2包括沿着内周面配置的第一层和沿着外周面配置的第二层，加热图案30位于长度方向的一端1A侧，玻璃涂层40配置为覆盖位于一端1A侧的第一层与第二层的边界。由此，能够减少位于一端1A侧的陶瓷体2的边界部分剥离的情况。

另外，实施方式的加热器1具备位于长度方向的另一端1B侧的引线35和将加热图案30与引线35连接的焊盘33，加热图案30位于长度方向的一端1A侧，玻璃涂层40配置为覆盖焊盘33与引线35的接合部34。由此，能够减少引线35从焊盘33剥离的情况。

另外，实施方式的加热器1具有在陶瓷体2的第一径向上分离地配置且与加热图案30导通的一对导孔32a、32b，一对槽15、25在与第一径向交叉的陶瓷体2的第二径向上分离地配置。由此，能够减少陶瓷体2的局部的应力集中。

另外，实施方式的加热器1的制造方法包括：将一对陶瓷片50在第一方向71上错开而重叠的工序(步骤S11)，其中，一对陶瓷片50包括第一陶瓷片51和具有加热图案材料60的第二陶瓷片52；以在各陶瓷片的第一方向71的一端与另一端之间分别存在空隙的方式将一对陶瓷片50成形为筒状的工序(步骤S12)；以及对成形为筒状的一对陶瓷片50进行烧成的工序(步骤S13)。由此，能够制造降低热应力的加热器1。

以上，说明了本实用新型的实施方式，但本实用新型并不限定于上述实施方式，只要不脱离其主旨，就能够进行各种变更。例如，也可以将图4、图5所示的槽25(和/或槽15)的结构与其他实施方式及变形例的槽25(和/或槽15)组合。另外，关于上述的实施方式及各变形例所具有的其他结构，也能够在不产生矛盾的范围内适当组合。

进一步的效果、其他方案能够由本领域技术人员容易地导出。因此，本实用新型的更广泛的方案并不限定于如以上那样表示且表述的特定的详细及代表性的实施方式。因此，在不脱离由随附的权利要求及其均等物定义的总括性的实用新型的概念的精神或范围的情况下，能够进行各种变更。

Claims (10)

1.一种加热器，其特征在于，

所述加热器具备：

筒状的陶瓷体，其具有内周面及外周面；以及

加热图案，其与所述陶瓷体相接，

所述陶瓷体具有分别位于所述内周面及所述外周面且沿长度方向延伸的一对槽。

2.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，

所述一对槽在所述陶瓷体的径向上分离地配置。

3.根据权利要求2所述的加热器，其特征在于，

所述加热图案的一部分从所述一对槽中的至少一方的所述槽露出。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的加热器，其特征在于，

所述加热图案位于所述长度方向的一端侧，

所述一对槽中的至少一方的所述槽在所述一端侧的宽度比在所述长度方向的另一端侧的宽度大。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的加热器，其特征在于，

所述一对槽中的至少一方的所述槽相对于所述长度方向呈曲线状配置。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的加热器，其特征在于，

所述加热器具有：

所述加热图案的露出部，其从所述一对槽中的至少一方的所述槽露出；以及

玻璃涂层，其至少覆盖所述露出部。

7.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于，

所述玻璃涂层位于不存在所述露出部的所述槽的角部。

8.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于，

所述陶瓷体包括沿着所述内周面配置的第一层和沿着所述外周面配置的第二层，

所述加热图案位于所述长度方向的一端侧，

所述玻璃涂层配置为覆盖位于所述一端侧的所述第一层与所述第二层的边界。

9.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于，

所述加热器具备：

引线，其位于所述长度方向的另一端侧；以及

焊盘，其将所述加热图案与所述引线连接，

所述加热图案位于所述长度方向的一端侧，

所述玻璃涂层配置为覆盖所述焊盘与所述引线的接合部。

10.根据权利要求1～3中任一项所述的加热器，其特征在于，

所述加热器具有在所述陶瓷体的第一径向上分离地配置且与所述加热图案导通的一对导孔，

所述一对槽在与所述第一径向交叉的所述陶瓷体的第二径向上分离地配置。

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