JP2019114507A

JP2019114507A - ヒータ

Info

Publication number: JP2019114507A
Application number: JP2017249289A
Authority: JP
Inventors: 良樹 ▲濱▼名; Yoshiki HAMANA
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2037-12-26
Also published as: JP7018307B2

Abstract

【課題】ヒータ１０の耐久性を高める。【解決手段】本開示のヒータ１０は、長さ方向を有する板状の絶縁基体１と、該絶縁基体１のうち一端側に設けられた発熱抵抗体２とを備えており、前記絶縁基体１の一端面１１および他端面１２を見たときに、前記一端面１１よりも前記他端面１２の方が反っていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本開示は、例えば被加熱物に先端部を接触させて、または突き刺して加熱する板状のヒータに関するものである。

板状のヒータとして、特許文献１に記載の窒化アルミニウムヒータが知られている。窒化アルミニウムヒータは、主面および先端部を有するセラミックス基板と、発熱体と、給電用電極とを有している。

特開平１１−１３５２３４公報

このような窒化アルミニウムヒータを、給電用電極側を外部装置等に固定して、被加熱物に先端部を接触させてまたは突き刺して加熱する目的で使用する際には、主面に対して交わる方向に外力が加わるおそれがあった。このときに、セラミック基板に応力が加わることにより、セラミック基体の固定部分が破損してしまうおそれがあった。そのため、窒化アルミニウムヒータの耐久性を高めることが困難であった。

本開示のヒータは、長さ方向を有する板状の絶縁基体と、該絶縁基体のうち一端側に設けられた発熱抵抗体とを備えており、前記絶縁基体の一端面および他端面を見たときに、前記一端面よりも前記他端面の方が反っていることを特徴とする。

本開示のヒータによれば、絶縁基体の一端面および他端面を見たときに、一端面よりも他端面の方が反っている。これにより、絶縁基体の主面に対して交わる方向に外力が加わった場合において、絶縁基体の幅方向と厚さ方向とに力を分散させることができる。そのため、絶縁基体の一部分に応力が集中し、絶縁基体が破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、ヒータの耐久性を高めることができる。

（ａ）本開示のヒータの一例を示す平面図である。（ｂ）は（ａ）に示すヒータの一端面の形状を示す平面図である。（ｃ）は（ａ）に示すヒータの他端面の形状を示す平面図である。（ａ）ヒータの別の例を示す平面図である。（ｂ）は（ａ）に示すヒータの絶縁基体のＡ−Ａ断面の形状を示す断面図である。（ｃ）は（ａ）に示すヒータの絶縁基体のＢ−Ｂ断面の形状を示す断面図である。（ａ）ヒータの別の例を示す平面図である。（ｂ）は（ａ）に示すヒータの絶縁基体のＡ−Ａ断面の形状を示す断面図である。（ｃ）は（ａ）に示すヒータの絶縁基体のＢ−Ｂ断面の形状を示す断面図である。（ａ）ヒータの別の例を示す平面図である。（ｂ）は（ａ）に示すヒータの絶縁基体および電極端子のＡ−Ａ断面の形状を示す断面図である。ヒータの別の例を示す平面図である。ヒータの別の例を示す平面図である。ヒータの別の例を示す平面図である。

以下、ヒータ１０の一例について図面を参照して説明する。図１（ａ）に示すように、ヒータ１０は、絶縁基体１と、発熱抵抗体２とを備えている。なお、図１（ａ）は平面図であるが、分かりやすさを優先して、発熱抵抗体２とリード３とにハッチングを施している。

絶縁基体１は、発熱抵抗体２を保護するための部材である。絶縁基体１は、長さ方向を有する板状の部材である。絶縁基体１は、端面と主面とを有している。絶縁基体１のうち、一端側の端面が一端面１１であり、他端側の端面が他端面１２である。ここで、一端側とは、絶縁基体１の長さ方向で半分に分けたときに一端を含む領域であり、他端側とは、絶縁基体１の長さ方向で半分に分けたときに他端を含む領域である。絶縁基体１の主面の形状は、例えば四角形状または五角形状である。

ヒータ１０を被加熱物に突き刺して加熱する場合においては、絶縁基体１の一端に被加熱物を突き刺すことで、被加熱物を加熱することができる。この場合において、絶縁基体１の他端が外部装置に固定されていていてもよい。具体的には、絶縁基体１の他端面１２が外部装置に固定されていてもよい。

絶縁基体１は、例えばアルミナ、ジルコニアまたは窒化珪素等のセラミックスからなる。絶縁基体１の寸法は、例えば絶縁基体１の主面の形状が長方形であるときに、長辺の長さを５〜２０ｍｍに、短辺の長さを１〜１０ｍｍに、厚さを０．０８〜１ｍｍにすることができる。

発熱抵抗体２は、被加熱物を加熱するための部材である。発熱抵抗体２は、絶縁基体１のうち一端側に設けられている。発熱抵抗体２は、例えば絶縁基体１の主面または内部に設けられている。発熱抵抗体２は、例えば線状または帯状の部材である。発熱抵抗体２は、例えば絶縁基体１の一端側で折返し部を有している。発熱抵抗体２は、外部電源に電気的に接続されている。発熱抵抗体２は、電流が流れることによって発熱し、被加熱物を加熱することができる。

発熱抵抗体２は、例えばタングステン、モリブデン、クロム、これらの炭化物または金、銀、パラジウム、白金等の金属からなる。また、発熱抵抗体２は、金属以外の成分として、アルミナまたは窒化ケイ素等を有していてもよい。発熱抵抗体２の寸法は、例えば長さが５〜５０ｍｍ、幅が０．２〜２ｍｍ、厚さが０．００５〜０．１ｍｍである。

図１の（ｂ）は図１の（ａ）に示すヒータ１０の一端面１１の形状を示す平面図である。また、図１の（ｃ）は図１の（ａ）に示すヒータ１０の他端面１２の形状を示す平面図である。本開示のヒータ１０は、図１の（ｂ）（ｃ）に示すように、絶縁基体１の一端面１１および他端面１２を見たときに、一端面１１よりも他端面１２の方が反っている。これにより、絶縁基体１の主面に対して交わる方向に外力が加わった場合において、絶縁基体１の幅方向と厚さ方向とに力を分散させることができる。そのため、絶縁基体１の一部分に応力が集中し、絶縁基体１が破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。

さらに、絶縁基体１の一端面１１は、他端面１２よりも反っていないことによって、一端面１１に被加熱物を突き刺して加熱する場合において、被加熱物を一端に突き刺しやすくすることができる。その結果、被加熱物を加熱しやすくすることができる。

ここで、「反っている」形状とは、他端面１２の中心部が、他端面１２の両短辺のそれぞれの中心を結ぶ直線に対して、厚さの１％以上ずれている形状を意味している。

また、図２（ａ）に示すように、ヒータ１０は、絶縁基体１のうち他端側に設けられており、発熱抵抗体２の両端に別々に接続された２つのリード３をさらに備えていてもよい。リード３は、発熱抵抗体２に電気を給電するための部材である。リード３は、絶縁基体１の内部または表面に設けられている。リード３は、発熱抵抗体２よりも体積抵抗値が小さい部材であるか、若しくは発熱抵抗体２より断面積が大きいことによって、発熱抵抗体２よりも発熱量が小さくなっている。リード３は、例えばタングステン、モリブデン、クロム、これらの炭化物または金、銀、パラジウム、白金等の金属からなる。リード３は、発熱抵抗体２と一体に形成されていてもよい。リード３は、例えば絶縁基体１の表面に設けられている場合は、幅を０．５〜５ｍｍに、長さを０．５〜５ｍｍに、厚さを０．００５〜１ｍｍにすることができる。

また、図２の（ｂ）（ｃ）に示すように、本開示のヒータ１０は、絶縁基体１のうち他端側に設けられており、発熱抵抗体２の両端に別々に接続された２つのリード３をさらに備えており、絶縁基体１は、発熱抵抗体２が設けられている領域が反っておらず、２つのリード３が設けられている領域が反っていてもよい。これにより、主面に交わる方向に加わる外力を、絶縁基体１の幅方向と厚さ方向とに分散させることができる。そのため、２つのリード３が設けられている領域を外部装置等に固定するときに、絶縁基体１と外部装置との固定部分に応力が集中するおそれを低減することができる。これにより、絶縁基体１と外部装置との固定部分が破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。また、発熱抵抗体２が設けられている領域が反っていないことによって、被加熱物に対して熱を均等に伝えやすくすることができる。

なお、図２の（ｂ）は、図２の（ａ）に示すヒータ１０の絶縁基体１のＡ−Ａ断面の形状を示す断面図である。また、図２の（ｃ）は、図２の（ａ）に示すヒータ１０の絶縁基体１のＢ−Ｂ断面の形状を示す断面図である。また、図２（ａ）は平面図であるが、分かりやすさを優先して、発熱抵抗体２とリード３とにハッチングを施している。

また、図３の（ｂ）（ｃ）に示すように、本開示のヒータ１０は、絶縁基体１のうち他端側に設けられており、発熱抵抗体２の両端に別々に接続された２つのリード３をさらに備えており、絶縁基体１は、発熱抵抗体２が設けられている領域よりも、２つのリード３が設けられている領域の方が反っていてもよい。これにより、主面に交わる方向に加わる外力を、絶縁基体１の幅方向と厚さ方向とに分散させることができる。そのため、２つのリード３が設けられている領域を外部装置等に固定するときに、絶縁基体１と外部装置との固定部分に応力が集中するおそれを低減することができる。これにより、絶縁基体１と外部装置との固定部分が破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。

また、発熱抵抗体２が設けられている領域は、1つのリード３が設けられた領域よりも
反っていないことによって、ヒータ１０を被加熱物に突き刺して加熱する場合において、被加熱物を突き刺しやすくすることができる。その結果、被加熱物を加熱しやすくすることができる。

絶縁基体１の反りの度合いは、図３の（ｂ）または図３の（ｃ）に示すような絶縁基体１の断面をみたときに、絶縁基体１の断面の中心部が、絶縁基体１の断面の両短辺のそれぞれの中心を結ぶ直線に対して、どの程度ずれているかを比較することで判断することができる。なお、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示すヒータ１０の絶縁基体１のＡ−Ａ断面の形状を示す断面図である。また、図３の（ｃ）は、図３の（ａ）に示すヒータ１０の
絶縁基体１のＢ−Ｂ断面の形状を示す断面図である。また、図３（ａ）は平面図であるが、分かりやすさを優先して、発熱抵抗体２とリード３とにハッチングを施している。

また、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、絶縁基体１の表面に設けられており、２つのリード３に別々に接続された板状の２つの電極端子４をさらに備えており、２つの電極端子４はそれぞれの主面を含む面が交差するように位置していてもよい。これにより、主面に交わる方向に加わる外力を、絶縁基体１の幅方向と厚さ方向とに分散させることができる。そのため、２つの電極端子４を外部装置に固定する場合において、絶縁基体１と外部装置との固定部分が破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。

なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すヒータ１０の絶縁基体１および電極端子４のＡ−Ａ断面の形状を示す断面図である。また、図４（ａ）は平面図であるが、分かりやすさを優先して、発熱抵抗体２とリード３と絶縁基体１とにハッチングを施している。

電極端子４は、発熱抵抗体２に電気を給電するための部材である。電極端子４は、例えば絶縁基体１の後端側に設けられている。電極端子４は、例えばリード３が絶縁基体１の表面に設けられている場合においては、リード３の表面に設けることができる。電極端子４は、例えば板状または帯状の部材であって、主面を有している。電極端子４は、例えば２つのリード３のそれぞれに接続されている。電極端子４は、例えばセラミック体の一端面１１から離れる方向に伸びている。電極端子４は、ニッケルまたは、鉄にニッケルやクロム等を加えたステンレスを代表とする鉄の合金等の部材からなる。電極端子４は、リード３と一体に形成されていてもよい。電極端子４は、例えば幅を０．５〜５ｍｍに、厚さを０．０５〜１ｍｍに、長さを１〜２０ｍｍにすることができる。

また、図５に示すように、絶縁基体１は、他端よりも一端が細くてもよい。これにより、一端側における絶縁基体１の熱容量を低減することができる。そのため、発熱抵抗体２で生じた熱を被加熱物に伝えやすくすることができる。その結果、被加熱物を加熱するための消費電力を低減することができる。また、絶縁基体１は、一端よりも他端が太いことにより、他端側における絶縁基体１の熱容量を高めることができる。そのため、絶縁基体１の他端側を外部装置等に固定する際に、発熱抵抗体２で生じた熱を外部装置等に伝えにくくすることができる。これにより、外部装置等が加熱され、故障するおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。

絶縁基体１は、例えば図５に示すように、他端から一端に近づくにつれて幅が狭くなる形状であってもよい。なお、図５および図６に示すようなヒータ１０においては、絶縁基体１の側面のうち、発熱抵抗体２よりも一端側の部分を一端面１１とすることができる。

なお、図５および図６は平面図であるが、分かりやすさを優先して、発熱抵抗体２とリード３と絶縁基体１とにハッチングを施している。

また、図６に示すように、絶縁基体１は一端が尖った形状であってもよい。これにより、一端を被加熱物に突き刺しやすくすることができる。そのため、絶縁基体１に応力が集中するおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。ここで、「尖った形状」とは、図６に示すように、絶縁基体１の一端が鋭角である形状を意味している。なお、絶縁基体１の一端は、図７に示すように、一端のうち角を作る部分が滑らかであってもよい。これにより、絶縁基体１を被加熱物に突き刺すときに、絶縁基体１の一端が欠けてしまうおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。

１：絶縁基体
１１：一端面
１２：他端面
２：発熱抵抗体
３：リード
４：電極端子
１０：ヒータ

Claims

長さ方向を有する板状の絶縁基体と、該絶縁基体のうち一端側に設けられた発熱抵抗体とを備えており、
前記絶縁基体の一端面および他端面を見たときに、前記一端面よりも前記他端面の方が反っていることを特徴とするヒータ。
前記絶縁基体のうち他端側に設けられており、前記発熱抵抗体の両端に別々に接続された２つのリードをさらに備えており、前記絶縁基体は、前記発熱抵抗体が設けられている領域が反っておらず、前記２つのリードが設けられている領域が反っていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
前記絶縁基体のうち他端側に設けられており、前記発熱抵抗体の両端に別々に接続された２つのリードをさらに備えており、前記絶縁基体は、前記発熱抵抗体が設けられている領域よりも、前記２つのリードが設けられている領域の方が反っていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
前記絶縁基体の表面に設けられており、前記２つのリードに別々に接続された板状の２つの電極端子をさらに備えており、前記２つの電極端子はそれぞれの主面を含む面が交差するように位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のヒータ。
前記絶縁基体は、他端よりも一端が細いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のヒータ。
前記絶縁基体は一端が尖った形状であることを特徴とする請求項５に記載のヒータ。