JP2002231425A - セラミックヒーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料電池の改質器において、長期に渡り安定し
た加熱を供給できるセラミックヒーターを提供する。 【解決手段】発熱抵抗体１２を埋設した窒化珪素質セラ
ミック発熱体１を、一部に１ｍｍ以上の長さの細径部７
を有する金属管２に挿入し、この細径部７とセラミック
発熱体１とをロー付けにより接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池の改質器を
活性化する為に触媒を暖める目的などに使用されるセラ
ミックヒーターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は、水素と酸素とを利用して直
流電力を発生する発電装置の一つであり、すでによく知
られているとおり、他の発電装置と比較して、電気エネ
ルギーへの変換効率が高く、しかも、炭酸ガスや窒素酸
化物等の大気汚染物の排出量が少ないことから、いわゆ
るクリーン・エネルギー源として期待されている。そう
して、燃料電池としては、使用される電解質の種類によ
り、固体高分子電解質型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固
体酸化物型など各種の燃料電池が知られている。この燃
料電池には、燃料電池が必要とする水素を供給する装置
として、天然ガスやナフサ等の炭化水素系の原燃料か
ら、水蒸気を添加した上で水素含有量の高い改質ガスに
改質する燃料改質器を中核とし、これに例えば、燃料改
質器の前位や後位に位置された、脱硫器、一酸化炭素変
成器など精製用反応装置で構成されていることが一般で
ある。

【０００３】図４は、このような従来の燃料改質系の要
部の構成を説明する説明図である。図４において、１６
は、燃料改質器１７、脱硫器１８、一酸化炭素変成器１
９を備えた燃料改質系である。そうして、燃料改質系１
６では、脱硫器１８と一酸化炭素変成器１９とが、燃料
改質器１７に対する精製用反応装置である。燃料改質器
１７は図示しない燃料改質触媒を内部に収蔵しており、
水蒸気２２が添加された炭化水素系の原燃料である例え
ば天然ガス２０を、水素含有量の高い改質ガス２３に改
質する公知の装置である。この改質ガス２３は、一酸化
炭素変成器１９を介して図示しない公知の燃料電池に供
給される。

【０００４】ところで、天然ガス２０に含まれることが
多い有機硫黄化合物は、燃料改質器１７が持つ燃料改質
触媒、一酸化炭素変成器１９が持つ変成触媒、及び、燃
料電池が持つ電極触媒の全ての触媒に対しての被毒物質
であり、そうして、天然ガス２０に含まれる硫黄分の除
去を行う装置が脱硫器１８である。

【０００５】脱硫器１８としては、用いる脱硫触媒によ
って多くの方式のものが実用されているが、燃料電池に
適する脱硫器は、現時点では、水添脱硫方式のものとさ
れている。脱硫器１８は、前記の水添脱硫方式の脱硫器
であり、天然ガス２０に含まれる硫黄分を水素と反応さ
せて硫化水素にする水添触媒と、硫化水素を吸着する脱
硫触媒との、図示しない２段階の触媒層を有している。
脱硫器１８には、リサイクルされた改質ガス２１が添加
された天然ガス２０に供給され、２００〜３５０℃程度
の反応温度で、前記触媒によって脱硫処理が行われる。
脱硫された天然ガス２０は、水蒸気２２が添加されて燃
料改質器１７に供給される。そうして６００〜７００℃
程度の反応温度で燃料改質触媒によって水蒸気改質さ
れ、水素含有量の高い改質ガス２３に改質される。

【０００６】しかし、燃料改質器１７で得られる改質ガ
スには、高濃度の一酸化炭素が含有されている。

【０００７】この一酸化炭素は、燃料電池がリン酸型燃
料電池のなどである場合には、燃料電池が持つ電極触媒
に対しての被毒物質であり、改質ガスから一酸化炭素を
除去する処理が行われるが、これを行う装置が一酸化炭
素変成器１９である。一酸化炭素変成器１９は変成触媒
を有しており、この変成触媒は、一酸化炭素を水蒸気の
存在下で２００〜３００℃程度の反応温度において、水
素と、リン酸型燃料電池など無害な二酸化炭素とに変成
する変成反応を行う触媒である。一酸化炭素変成器１９
で変成処理を施されて得られた改質ガスでは、一酸化炭
素の濃度は１％以下の低濃度にされている。

【０００８】次に、燃料改質器１７に対する精製用反応
装置の構造を説明する。図５（ａ）は、従来例の燃料改
質器の要部を示すその縦断面図であり、図５（ｂ）は、
図５（ａ）におけるＰ部の縦断面図である。図５
（ａ）、（ｂ）において、燃料改質器１７は、変成触媒
である粒状の触媒２５ａが充填された触媒層２５と触媒
層２５を内部に収容すると共に、触媒層２５の加熱を行
う金属ヒーター２６を有する金属製の容器２７とを備え
ている。容器２７は、図５に示した事例の場合には、筒
状をなし縦位置に配置された側壁部２９と側壁部２９の
両端を気密に防ぐ上部端板３０、下部端板３１とで容器
の主要部が構成され、その内部に触媒用のスペース３１
が形成されている。上部端部３０の中央部位には、ガス
入り口部３２とガス出口部３３とが備えられており、ガ
ス入り口部３２は、触媒層２５を貫通して下部端板３１
付近まで達する長さを持つ直管である入り口管３２ａ
と、フランジ３２ｂとを有している。また、ガス出口部
３３は、直角な曲管である出口管３３ａとフランジ３３
ｂと、出口管３３ａの反フランジを、入り口管３２ａの
外側側面との間に空間が形成されるようにして気密に保
持する側の開口部保持体３３ｃを有している。そうし
て、出口管３３ａのフランジと反対側の開口部は、スペ
ース３１の出口側マニホールド３４に連通されている。

【０００９】スペース３１には上部端板３０に隣接させ
て出口側マニホールド３４となる空間が、また、下部端
板３１に隣接させて入り口側マニホールド３５となる空
間がそれぞれ形成され、入り口側マニホールド３５と出
口側マニホールド３４とに挟まれたスペースに、触媒層
２５が形成されている。触媒層２５は出口側マニホール
ド３４を上部金網３５で、また、入り口側マニホールド
３５を下部金網３６で仕切り、これらの上部金網３５と
下部金網３６で仕切られた空間に粒状触媒２５ａを充填
することで形成されている。なお、下部金網３６と上部
金網３５には、共に、粒状触媒２５ａの外径よりも小さ
い穴が形成された、例えば、打ち抜き金網が用いられて
いる。また、３７は触媒層２５中を流通する改質ガス２
３、２４の流れを均一化する為の邪魔板であり、入り口
管３２ａの外側側面に、入り口管３２ａが出口側マニホ
ールド３４を貫通している部位で、しかも、上部端板３
５との間に間隔を設けて、溶接などによって装着されて
いる。

【００１０】さらに、３８は、容器２７のベースフレー
ムであり、下部端板３１の反触媒層２５側に溶接などに
よって装着されている。

【００１１】この改質反応を起こさせる燃料改質器１７
内温度をメタンガスの場合およそ８００℃程度に反応温
度を上昇する必要がある。このときヒーター２６自身は
１０００〜１２００℃まで昇温しなければならない。ヒ
ーター２６は触媒燃焼が開始されれば触媒表面で発生す
る反応により温度が維持されるので、通電がＯＦＦされ
るが、触媒反応で改質器内にあるヒーター２６は高温に
晒されたままの状態で置かれる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述の説明のように、
触媒反応させる加熱ヒーターとしては、金属ヒーターが
検討されていたが、家庭用発電システムなどに使用する
場合、高温による酸化のため長期にわたる信頼性が確保
しづらい状態にあった。又、金属ヒーターを装置に挿入
する場合、金属ヒーターが挿入される部位は筒状の保持
体に挿入するため、間接過熱となり効率が悪いという課
題があった。

【００１３】そこで、アルミナ等からなるセラミックヒ
ーターが提案されたが、高温による酸化は改善できるも
ののヒーターの耐久性に欠けるという問題があるため、
窒化珪素質セラミックヒーターを用いることが検討され
ている。

【００１４】このようなセラミックヒーターを用いる場
合、燃料改質器に固定する際にロー付けすると、セラミ
ックヒーターとロー材の熱膨張率差による応力によりロ
ー付け部が劣化してしまい耐久性が低下するという不都
合がある。

【００１５】そこで、図６に示すように窒化珪素質セラ
ミックスからなるセラミク発熱体２３を金属管２４に挿
入し、両者の隙間に無機材料２５を充填して固定し、こ
の金属管２４を燃料改質器に固定する構造が提案されて
いる。

【００１６】しかし、この構造でも、改質器内部に発生
する内圧により改質器内にある水分がポーラスな無機材
料２５に浸透してしまい外部に漏れてしまうという問題
があった。また、セラミック発熱体２３の電極部は金属
管２４内に配置されているため、無機材料２５に浸透し
た水分が金属管２４と電極部を短絡させてしまい電気障
害により機能できなくなるという問題もあった。

【００１７】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
ので、その目的は長寿命でかつ装置内の水分を外部に漏
洩させず、電気障害を発生させないセラミックヒーター
を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために、発熱抵抗体を埋設した窒化珪素質セラ
ミック発熱体を、一部に長さ１ｍｍ以上の細径部を有す
る金属管に挿入し、この細径部とセラミック発熱体とを
ロー付けにより接合することにより上記課題を解決し
た。

【００１９】また、本発明は、前記金属管の細径部の少
なくとも一方に形成された空間に、無機材料が充填され
ていることを特徴とする。

【００２０】さらに、本発明は、前記セラミック発熱体
のリード引出部がセラミック管に挿入され、該セラミッ
ク管との間の空間に無機材が充填されていることを特徴
とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
よって説明する。

【００２２】図１に示すように本発明のセラミックヒー
ターは、発熱抵抗体１２を内蔵した窒化珪素質のセラミ
ック発熱体１を金属管２に挿入している。金属管２には
一部に細径部７を設けてあり、この細径部７にロー材に
よりセラミック発熱体１を接合している。

【００２３】このセラミック発熱体１は、窒化珪素質セ
ラミックス体に、高融点金属やその合金、あるいは周期
律表第４ａ族、第５ａ族、第６ａ族の炭化物または窒化
物等の無機導電材の焼結体からなる発熱抵抗体１２を埋
設したものである。

【００２４】セラミック発熱体１の端部にはリード引出
部１３が形成され、被覆５を形成したＮｉ線６と金具９
がリード引出部１３にロー付け固定されて電極部８を構
成している。また、この金属管２の発熱抵抗体１２側の
端部にはフランジ２ａが形成されており、該フランジ２
ａを溶接もしくはネジ締め等の手法で、不図示の燃料改
質器に固定する。そして、電極部８に接合されたＮｉ線
６に電圧を印加することによりセラミック発熱体１を加
熱する。

【００２５】このように、金属管２の一部に備えた細径
部７にてロー付けすることによって、ロー材の量を少な
くしてセラミック発熱体１との熱膨張差による悪影響を
防止するとともに、確実に両者間をシールすることがで
きる。しかも、発熱抵抗体１２を埋設した熱源からロー
付け固定する細径部７を離すことができるので、発熱抵
抗体１２部分の温度を１２００℃まで昇温させるように
しても、耐久性良好なセラミックヒーターとすることが
できる。さらに、後述するように、金属間２の細径部７
の前後の空間に無機材料４を充填することで、断熱効果
やセラミック発熱体１の保持の信頼性を向上させること
もできる。

【００２６】また、前記金属管２の細径部７の長さＬは
１ｍｍ以上とする。これによって、ロー付け部のシール
性とセラミック発熱体１固定の信頼性を向上させ、発熱
抵抗体１２側から電極部８側に水蒸気が侵入し電気障害
を発生させるような不具合を防止することができる。さ
らに、ロー材との熱膨張差による不都合を防止するため
には、細径部７の長さＬは３０ｍｍ以下とすることが好
ましい。

【００２７】また、細径部７とセラミック発熱体１の隙
間は０．１ｍｍ以内、さらに好ましくは０．０５ｍｍ以
内とすることが好ましい。このようにすることにより、
ロー付け部付近のセラミック発熱体１にクラックが発生
することなく、シール性良好な接合部を形成することが
できる。

【００２８】さらに、細径部７は、金属管２の発熱抵抗
体１２側の端部から少なくとも５ｍｍ以上の距離に形成
することが好ましい。これは上述したように熱源とロー
付け部の距離を離すためである。

【００２９】また、セラミック発熱体１は、細径部７の
穴部の中央に、金属管２の中心線と一致するように設置
することが好ましい。この細径部７は、図１に示すよう
に直方体のセラミック発熱体１であれば角形の穴に、円
柱状のセラミック発熱体１であれば丸形というようにセ
ラミック発熱体１の形状に合わせて形成することができ
る。

【００３０】上記金属管２とセラミック発熱体１の接合
に使用するロー材としては、Ａｇロー、Ａｇ−Ｃｕロー
等を使用することが好ましい。

【００３１】また、前記金属管２のロー付けされる細径
部７には０．５μｍ以上の厚みのＮｉメッキを施すこと
が好ましい。Ｎｉメッキを施すことにより、ロー材の流
れ性を改善し、シール性を向上させることができる。ま
た、金属管２はステンレス系の金属材を使用することが
好ましい。ステンレス系の金属材を選定する理由として
は、加工性、メッキ塗れ性、耐熱性、本体装置への溶接
による接合等を考慮している。

【００３２】また、前記金属管２には一部に細径部７を
備えることから、その前後に空間が形成され、この空間
の少なくとも一方に、セラミック発熱体１を保持固定す
るために無機材料４を充填することが好ましい。特に、
発熱抵抗体１２側の空間に充填された無機材料４は、装
置内壁からの８００℃の高温になった雰囲気を入り込ま
せないため細径部７の温度を低下させ、ロー付け部のロ
ー材の劣化を抑制し長期に渡り水分等を漏洩させない機
能を持たせることができる。

【００３３】このようにすることにより、セラミック発
熱体１の保持の信頼性を高めると共に細径部７および電
極部８のようなロー付け部分の温度上昇を緩和すること
ができ、これにより、セラミックヒーターの耐久性を向
上させることができる。

【００３４】次に、本発明の実施形態を説明する。

【００３５】図２に示すように、金属管２の発熱部と反
対側の端面にセラミック管３を接合し、セラミック発熱
体１の電極部８をこのセラミック管３に挿入するととも
に、該セラミック管３とセラミック発熱体１との空間に
無機材料４を充填して電極部８を覆うこともできる。

【００３６】このように金属管２よりも熱伝達が悪いセ
ラミック管３を備えることにより、電極部８の温度上昇
をさらに抑制することができる。これにより、セラミッ
ク発熱体１の保持の信頼性を向上させるとともに電極部
８、金具９、Ｎｉ線６が金属管２と接触して電気障害が
発生することを防止することができる。

【００３７】セラミック管３の外径は、金属管２の外径
と一致させることが好ましい。これにより、組立が簡便
になると共に、セラミック管３の突出部が他の部品等に
引っ掛かって生じる力によりセラミック管３が外れたり
破損してしまうような不具合を防止することができる。

【００３８】次に、セラミック発熱体１の製法について
図３を用いて説明する。本発明のセラミックヒーターに
使用するセラミック発熱体１は、直方体状に成形した窒
化珪素成形体１０の一表面に発熱抵抗体１２とリード引
出部１３をプリント形成し、別の窒化珪素成形体１４を
重ねた後、１６００〜１７５０℃でホットプレス焼成し
てセラミック発熱体１を得る。発熱抵抗体１２を複数の
層形成する場合、発熱抵抗体１２およびリード引出部１
３をプリントした窒化珪素成形体１０を複数重ねて層数
を調整する。その後、必要に応じて焼結体の表面を研削
し、さらに前記セラミック発熱体１の側面を研削してリ
ード引出部１３の一部を露出させる。

【００３９】その後、セラミック発熱体１表面の金属管
２とロー付けする部分にＮｉ、ガラス、Ｔｉ、を主成分
としたメタライズを９００〜１０００℃の温度で焼き付
けた後、該メタライズの表面にＮｉ等からなるメッキを
施す。また、金属管２全体もしくは細径部７のみに、ロ
ー付けが確実に施されるようＮｉ等のメッキを施す。

【００４０】そして、金属管２の細径部７と窒化珪素セ
ラミック発熱体１のＮｉメッキが施されたメタライズ部
の位置を合わせＡｇ−Ｃｕ系もしくはＡｇ−Ｔｉ系のロ
ー材を９００〜１０００℃の還元雰囲気の炉内でロー付
けして固定する。

【００４１】ロー付け後にはＡｉｒもしくはＨｅリーク
検査を行い漏洩がないか確認することが好ましい。この
ロー付けを行うとき、電極部８は細径部７を挟んで発熱
抵抗体１２の反対側に設け、装置内の水分の浸透による
電気機能障害が起こらないようにしている。

【００４２】又、セラミック発熱体１の電極部８には金
具９と接合するため、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉを主成分とした
メタライズ層を９００〜１０００℃の還元雰囲気で焼き
付けた後、Ｎｉメッキを施し９５０〜１０００℃の還元
雰囲気でＡｇ−Ｃｕ系のロー材を還元雰囲気の炉内でロ
ー付けする。ロー付けされる金具９は直方体のヒーター
であれば板状もしくはコの字型のＮｉメッキが施された
金具９、円柱状のヒーターの場合、湾曲状の金具にＮｉ
線６をスポット溶接した金具９を用いても構わない。こ
のＮｉ線６にシリコーンを主成分とした絶縁チューブか
らなる被覆５を挿入し、万一２つのＮｉ線６が接触して
もショートしないようにすることができる。

【００４３】また、電極部８側の空間にある無機材料４
は被覆５及び電極部８を保持する役目も持っている。

【００４４】また、本発明のセラミック発熱体１をなす
窒化珪素セラミックスは、窒化珪素を主成分とし、焼結
助剤として３〜１０重量％の希土類元素酸化物、０．３
〜３重量％の酸化アルミニウム、０．５〜８．５重量％
の二珪化モリブデンおよび１〜５重量％の酸化珪素を含
有するものが好ましい。希土類元素酸化物は、粒界相の
融点を向上させセラミックヒーターの高温耐久性を向上
させる。また、酸化アルミニウムは、窒化珪素の焼結を
大きく促進し粒界相の量の増減に大きく影響する。さら
に好ましくは０．５〜２重量％とすることが好ましい。
酸化珪素は、原料の不純物として含有される酸素や焼成
中の雰囲気から混入するもの、さらに添加するもので構
成される。酸化珪素も、窒化珪素の焼結を大きく促進す
る効果がある。しかし、含有量が５重量％を越えると、
通電時の電界により陽極側に集まる傾向があり、セラミ
ックヒーターの耐久性を劣化させる。

【００４５】また、金具９としては、耐熱性が良好で熱
膨張率が小さいものを使用する。例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−
Ｃｏ合金、４２アロイ等を使用することが好ましい。

【００４６】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００４７】実施例 １ 窒化珪素からなるセラミック発熱体１として、３ｍｍ×
５ｍｍ×１５０ｍｍの直方体形状のセラミック発熱体１
を作製した。焼結体は焼結助剤を含む原料粉体をプレス
成形にて作製した成形体１０にタングステンカーバイド
（ＷＣ）を主成分とする導電材ペーストをスクリーン印
刷法により印刷し、発熱抵抗体１２及びリード引出部１
３を形成しその上に別の成形体１４を重ねた後、還元雰
囲気下、１６００〜１７５０℃でホットプレス焼成を行
い板状のセラミック発熱体１を得た。

【００４８】板状のセラミック発熱体１と金属管２を接
合する部分にはＮｉ、ガラス、Ｔｉを主成分とし、その
他副成分としてＭｎ及びＭｎＯ₂を添加したメタライズ
を還元雰囲気で焼き付けた。セラミック発熱体１のリー
ド引出部１３にはＡｇ、Ｃｕ、Ｔｉを主成分とするメタ
ライズを９２０〜９５０℃の還元雰囲気で焼き付けた後
Ｎｉメッキを施した。

【００４９】次に、金属管２は棒形状のステンレス材の
外周部を研削加工し、さらに内部を放電加工により図１
に示したような細径部７を加工した。この時、細径部７
の位置は金属管２の発熱抵抗体１２側の端部から１０ｍ
ｍとなるように調整して加工した。また、細径部７の長
さＬ幅を０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍ
ｍ、１０ｍｍとした金属管２を各１０本加工した。

【００５０】そして、加工後、金属管２全体にＮｉメッ
キを施し、その後、セラミック発熱体１と金属管２及び
Ｎｉ線６がスポット溶接されたＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
（ＫＯＶＥＲ９）を治具にて位置決め固定しＡｇ−Ｃｕ
ロー材を乗せ、９５０〜１０００℃の還元雰囲気で金属
管２と電極部８を一度にロー付けした。この時、電極部
８は細径部７より上側に固定した。また、細径部７とセ
ラミック発熱体１とのクリアランスを片側０．０５ｍｍ
とした。

【００５１】また、比較例として、図６に示すように細
径部７を形成しない金属管２４を別途１０本準備し、そ
れぞれセラミック発熱体２３を挿入し、隙間に無機材料
２５をなす無機接着剤を充填し、乾燥固化させて固定し
たものを準備した。

【００５２】また、評価は、金属管２の発熱抵抗体１２
側に１．０１ＧＰａの空気圧を掛けて水中で空気のリー
ク量を調べた。このリークする空気の量を計量しリーク
量が１ｃｃ／分以下のものをＯＫとし、これを越えるも
のを不良として評価した。各サンプル５個づつ評価し
て、そのリーク量の最大値をデータとした。

【００５３】結果を表１に示した。

【００５４】

【表１】

【００５５】表１に示したように、セラミック発熱体２
３を無機材料２５のみで固定した比較例は、空気が目に
見えて漏れるのが確認できたので好ましくない。また、
細径部７の長さＬが０．５ｍｍのＮｏ．１は、３ｃｃ／
分リークするものがあったので、好ましくない。

【００５６】これに対し、細径部７の長さＬを１ｍｍ以
上としたＮｏ．２〜５の本発明実施例は良好なシール性
を示した。

【００５７】実施例 ２ ここでは、前記細径部７の前後に無機材料４を充填し、
細径部７の温度と耐久性を評価した。サンプルは、実施
例１と同様にして作製した。無機材料４を細径部７の発
熱抵抗体１２側だけ充填したもの、細径部７の前後両方
に充填したもの、また図２に示したように、金属管２の
電極部８側端部に細径部７を形成し、発熱抵抗体１２側
に無機材料４を充填し、金属管２の電極部８側端部にセ
ラミック管を取付け、その内部に無機材料４を充填して
電極部８を覆うようにしたものを各１０個作製した。

【００５８】ロー付けされた金属管２の空間には無機材
料４を充填した。充填するときＮｉ線６の絶縁保護の
為、シリコーン系の絶縁チューブからなる被覆５を挿入
した。また、無機材料４としてはムライトやアルミナ系
の耐熱性に優れた絶縁材料を使用した。

【００５９】まず、細径部７の温度は、細径部７の電極
８側に熱電対を取りつけて、セラミックヒーターの最高
温度部を１２００℃に３０分保持した時の細径部温度を
測定した。細径部７の電極８側に無機材料を充填したサ
ンプルは、無機材料４を充填する前に細径部７の電極８
側に熱電対を固定して埋めこんで、細径部７の温度を測
定した。

【００６０】また、耐久性評価については、最高発熱部
を１４００℃まで１分で昇温させ、７分間保持後２分間
強制空冷することにより５０℃以下まで冷却する熱サイ
クルを５０００サイクル印加して、その後のシール性を
実施例１と同様の手法で確認した。各１０個について評
価し、その最大値をデータとした。

【００６１】

【表２】

【００６２】表２から判るように、無機材料４を細径部
７の前後に充填しないＮｏ．1は、細径部７の電極８側
の面の温度が６５０℃であるのに対し、細径部７の前後
に無機材料４を充填したＮｏ．２〜４は、前記温度を４
５０℃以下に低下させることができた。これにより、細
径部７の固定の信頼性を向上できる事が判った。

【００６３】また、耐久性については、耐久テスト前は
全て良好なシール性を示したが、耐久テスト後、無機材
料を充填しないＮｏ．１はリーク量が０．６ｃｃ／分に
増加した。これに対し、細径部７の発熱体側もしくはそ
の両側に無機材料４を充填したＮｏ．２〜４は、良好な
シール性を示した。

【００６４】

【発明の効果】叙上のように、本発明によれば、発熱抵
抗体を埋設した窒化珪素質セラミック発熱体を、一部に
長さ１ｍｍ以上の細径部を有する金属管に挿入し、この
細径部とセラミック発熱体とをロー付けで接合すること
により、長期に渡り安定した加熱を供給できるセラミッ
クヒーターを作製することが可能となった。

【００６５】またさらに、このセラミック発熱体のロー
付け固定部である細径部の上下の空間に無機材を充填す
ることにより、さらに信頼性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明のセラミックヒーターの側面
図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）はその端面図である。

【図２】（ａ）は、本発明のセラミックヒーターの他の
実施形態を示す側面図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は
その端面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のセラミックヒータ
ーに用いるセラミック発熱体の製法を示す図である。

【図４】燃料改質器の要部の構成を示す概略図である。

【図５】（ａ）は、燃料改質器の要部を示す縦断面図で
あり、（ｂ）はそのＰ部断面図である。

【図６】（ａ）は従来のセラミックヒーターの側面図、
（ｂ）は同じく断面図である。

【符号の説明】

１：セラミック発熱体 ２：金属管 ３：セラミック管 ４：無機材料 ６：Ｎｉ線 ７：細径部 ８：電極部 ９：金具 １０：窒化珪素成形体 １２：発熱抵抗体 １３：リード引出部 １４：窒化珪素成形体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱抵抗体を埋設した窒化珪素質セラミッ
   ク発熱体を、一部に長さ１ｍｍ以上の細径部を有する金
   属管に挿入し、この細径部と前記窒化珪素質セラミック
   発熱体とをロー付けにより接合したことを特徴とするセ
   ラミックヒーター。
2. 【請求項２】前記金属管の細径部の前後に形成された空
   間の少なくとも一方に、無機材料を充填したことを特徴
   とする請求項１記載のセラミックヒーター。
3. 【請求項３】前記セラミック発熱体のリード引出部が前
   記金属管の端面に接合されたセラミック管に挿入され、
   該セラミック管とリード引出部との空間に無機材料を充
   填したことを特徴とする請求項１記載のセラミックヒー
   ター。