JP2518217B2 - 金属電極をもつセラミツクヒ−タ - Google Patents
金属電極をもつセラミツクヒ−タInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属電極をもつセラミックヒータに関し、詳
しくはその電極構造の改良に関するものである。本発明
のセラミックヒータはディーゼルパテキュレート捕集用
フィルタの再生用ヒータなどに利用することができる。
しくはその電極構造の改良に関するものである。本発明
のセラミックヒータはディーゼルパテキュレート捕集用
フィルタの再生用ヒータなどに利用することができる。
［従来の技術］ セラミックヒータは高い耐熱性及び耐食性を有し、従
来の金属製ヒータでは使用できない苛酷な条件下での用
途開発が盛んに研究されている。例えばディーゼルパテ
キュレート捕集用フィルタの再生用ヒータには、フィル
タの広い面を一様に加熱するためにセラミックヒータの
使用が検討されている。
来の金属製ヒータでは使用できない苛酷な条件下での用
途開発が盛んに研究されている。例えばディーゼルパテ
キュレート捕集用フィルタの再生用ヒータには、フィル
タの広い面を一様に加熱するためにセラミックヒータの
使用が検討されている。
ところでセラミックヒータには通電のために一般に金
属電極が形成される。この電極は第19図から第21図に示
すように、セラミックヒータ100の電極部にメタライズ
層101を形成し、そのメタライズ層101表面に金属電極10
2がロー付けにて取付けられている。そして金属電極102
表面にリード線103が溶接などにより固定されるもので
ある。
属電極が形成される。この電極は第19図から第21図に示
すように、セラミックヒータ100の電極部にメタライズ
層101を形成し、そのメタライズ層101表面に金属電極10
2がロー付けにて取付けられている。そして金属電極102
表面にリード線103が溶接などにより固定されるもので
ある。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記した従来の金属電極をもつセラミックヒータにお
いては、金属電極とセラミックヒータの熱膨張率の差に
より、ロー付け後の冷却時に応力が発生する。即ち、第
22図に示すように、ロー付け時には金属電極およびセラ
ミックヒータは加熱され、膨脹率の差により金属電極は
セラミックヒータよりも大きく膨張する。そしてその状
態でロー付けが行われ冷却されると金属電極はセラミッ
クヒータよりも収縮率が大きくなり、セラミックヒータ
の表面に引っ張り応力が発生する。そしてこの応力は冷
却後に残留応力となり、その冷却時または通電の繰返し
によるセラミックヒータの冷却サイクルにより、第21図
に示すように金属電極102とセラミックヒータ100との境
界部でクラック200が生じたりするような不具合が発生
する場合があった。
いては、金属電極とセラミックヒータの熱膨張率の差に
より、ロー付け後の冷却時に応力が発生する。即ち、第
22図に示すように、ロー付け時には金属電極およびセラ
ミックヒータは加熱され、膨脹率の差により金属電極は
セラミックヒータよりも大きく膨張する。そしてその状
態でロー付けが行われ冷却されると金属電極はセラミッ
クヒータよりも収縮率が大きくなり、セラミックヒータ
の表面に引っ張り応力が発生する。そしてこの応力は冷
却後に残留応力となり、その冷却時または通電の繰返し
によるセラミックヒータの冷却サイクルにより、第21図
に示すように金属電極102とセラミックヒータ100との境
界部でクラック200が生じたりするような不具合が発生
する場合があった。
本発明はこのようなセラミックヒータにおける金属電
極ロー付け時の残留引っ張り応力を低減し、熱膨張差に
起因するクラック発生を防止し、従って耐久性が格段に
向上したセラミックヒータを提供することを目的とす
る。
極ロー付け時の残留引っ張り応力を低減し、熱膨張差に
起因するクラック発生を防止し、従って耐久性が格段に
向上したセラミックヒータを提供することを目的とす
る。
［問題点を解決するための手段］ セラミックヒータと金属電極の熱膨張差によるロー付
け後の残留引っ張り応力は、金属電極とセラミックヒー
タとの接合面積を小さくすることにより低減することが
できる。しかしながら接合面積を小さくすることは通電
のための接触面積が小さくなることであり、接合部にお
ける抵抗が上昇して接合部での発熱劣化が進むという不
具合がある。また接合強度も小さくなってしまう。
け後の残留引っ張り応力は、金属電極とセラミックヒー
タとの接合面積を小さくすることにより低減することが
できる。しかしながら接合面積を小さくすることは通電
のための接触面積が小さくなることであり、接合部にお
ける抵抗が上昇して接合部での発熱劣化が進むという不
具合がある。また接合強度も小さくなってしまう。
このように相矛盾する関係を解決する本発明の金属電
極をもつセラミックヒータは、セラミック製ヒータ本体
の電極部にメタライズ層を介してロー付けされた金属電
極をもつセラミックヒータにおいて、 前記電極部は突状であり、前記メタライズ層は該突状
の電極部の外周面に一体的に形成された該外周面を一周
するリング状であり、前記金属電極は前記メタライズ層
上にロー付けされた巾が１〜10mmのリング状接合部をも
ち、リング状結合部は1mm以上の間隔を隔てて複数個設
けられていることを特徴とする。
極をもつセラミックヒータは、セラミック製ヒータ本体
の電極部にメタライズ層を介してロー付けされた金属電
極をもつセラミックヒータにおいて、 前記電極部は突状であり、前記メタライズ層は該突状
の電極部の外周面に一体的に形成された該外周面を一周
するリング状であり、前記金属電極は前記メタライズ層
上にロー付けされた巾が１〜10mmのリング状接合部をも
ち、リング状結合部は1mm以上の間隔を隔てて複数個設
けられていることを特徴とする。
セラミックヒータ本体は通電により発熱する抵抗値を
有するセラミックから形成されたものであり、窒化珪素
と窒化チタン、炭化珪素と炭化チタンなどのセラミック
材料から従来と同様に形成することができる。なおその
形状は特に制限されないが一般には板状、棒状などとさ
れる。
有するセラミックから形成されたものであり、窒化珪素
と窒化チタン、炭化珪素と炭化チタンなどのセラミック
材料から従来と同様に形成することができる。なおその
形状は特に制限されないが一般には板状、棒状などとさ
れる。
メタライズ層はセラミックヒータ本体の電極部に形成
され、金属電極とセラミックヒータ本体との間に介在し
て金属電極のロー付けを可能とし、かつ電気的導通性を
良好とするためのものである。このメタライズ層は従来
と同様に導電性金属粉末などをバインダーとともに塗布
し、焼結することにより形成することができる。一般に
はその厚さは20μｍ程度である。
され、金属電極とセラミックヒータ本体との間に介在し
て金属電極のロー付けを可能とし、かつ電気的導通性を
良好とするためのものである。このメタライズ層は従来
と同様に導電性金属粉末などをバインダーとともに塗布
し、焼結することにより形成することができる。一般に
はその厚さは20μｍ程度である。
金属電極はコバール（鉄−ニッケル−コバルト合
金）、ステンレス、ニッケル、銅などの導電性に優れた
金属から形成され、従来と同様にメタライズ層にロー付
けされてセラミックヒータ本体と結合される。
金）、ステンレス、ニッケル、銅などの導電性に優れた
金属から形成され、従来と同様にメタライズ層にロー付
けされてセラミックヒータ本体と結合される。
本発明の最大の特徴はこの電極部の形状にある。
セラミック製ヒータ本体の電極部は突状をなし、その
突状にリング状のメタライズ層が形成され、かつ金属電
極はそのメタライズ層上にロー付けされたリング状接合
部をもつところに最大の特徴を有する。
突状にリング状のメタライズ層が形成され、かつ金属電
極はそのメタライズ層上にロー付けされたリング状接合
部をもつところに最大の特徴を有する。
即ち、電極部では金属電極が突状のセラミックヒータ
電極部を取囲んだ構造となっている。従ってロー付け後
の冷却時には、金属電極のリング状接合部は電極部を締
付けるように作用し、電極部には周表面から中心へ向う
圧縮応力が働く。そして一般にセラミックの破壊強度は
引っ張り応力に比べ圧縮応力には数倍強いので、リング
状接合部からの圧縮応力には充分耐えることが可能とな
る。また、金属電極の収縮による応力のうちリング状接
合部の周方向の応力は圧縮応力に変換されてセラミック
本体に伝わるが、リング状接合部の軸方向の応力はその
まま引っ張り応力としてセラミック本体に作用する。
電極部を取囲んだ構造となっている。従ってロー付け後
の冷却時には、金属電極のリング状接合部は電極部を締
付けるように作用し、電極部には周表面から中心へ向う
圧縮応力が働く。そして一般にセラミックの破壊強度は
引っ張り応力に比べ圧縮応力には数倍強いので、リング
状接合部からの圧縮応力には充分耐えることが可能とな
る。また、金属電極の収縮による応力のうちリング状接
合部の周方向の応力は圧縮応力に変換されてセラミック
本体に伝わるが、リング状接合部の軸方向の応力はその
まま引っ張り応力としてセラミック本体に作用する。
本発明の金属電極をもつセラミックヒータでは、セラ
ミックヒータ本体の電極部は突状であり、その電極部に
設けられたリング状のメタライズ層上に金属電極が巾が
１〜10mmとなるようにリング状にロー付け接合されたリ
ング状接合部をもつ。従って電極部では突状の全側周面
を接合に利用しており、突状の中心に対して対称的な構
造となっている。このためリング状接合部の径方向に働
く応力は圧縮応力であり、セラミックヒータは圧縮によ
る強度に優れているためにクラックが防止される。また
電極部には軸方向に引っ張り応力が働くことになる。し
かしながらリング状接合部の巾を１〜10mmとすれば生じ
る引っ張り応力はわずかである。従って本発明の金属電
極をもつセラミックヒータでは従来の電極構造に比べ残
留引っ張り応力が格段に低くなる。
ミックヒータ本体の電極部は突状であり、その電極部に
設けられたリング状のメタライズ層上に金属電極が巾が
１〜10mmとなるようにリング状にロー付け接合されたリ
ング状接合部をもつ。従って電極部では突状の全側周面
を接合に利用しており、突状の中心に対して対称的な構
造となっている。このためリング状接合部の径方向に働
く応力は圧縮応力であり、セラミックヒータは圧縮によ
る強度に優れているためにクラックが防止される。また
電極部には軸方向に引っ張り応力が働くことになる。し
かしながらリング状接合部の巾を１〜10mmとすれば生じ
る引っ張り応力はわずかである。従って本発明の金属電
極をもつセラミックヒータでは従来の電極構造に比べ残
留引っ張り応力が格段に低くなる。
即ち、本発明の金属電極をもつセラミックヒータによ
れば、金属電極ロー付け時に発生する残留応力が従来に
比べて著しく小さいために、ロー付け時のクラックの発
生および通電時の冷熱サイクルにおけるクラックの発生
を防止することができ、セラミックヒータの耐久性を格
段に向上させることができる。
れば、金属電極ロー付け時に発生する残留応力が従来に
比べて著しく小さいために、ロー付け時のクラックの発
生および通電時の冷熱サイクルにおけるクラックの発生
を防止することができ、セラミックヒータの耐久性を格
段に向上させることができる。
（試験例） そこで本発明者等はこの電極構造の最適形状を求める
ために、第11図に示すような試験片を各種作製し、試験
を行なった結果最適な形状を見出した。以下この試験に
ついて説明する。
ために、第11図に示すような試験片を各種作製し、試験
を行なった結果最適な形状を見出した。以下この試験に
ついて説明する。
第11図に示すように円柱形状のセラミックヒータ300
にメタライズ層301を形成し、そのメタライズ層301表面
にリング状の金属電極302の内周表面全面をロー付けし
て試験片とした。この試験片の製造方法を具体的に説明
する。
にメタライズ層301を形成し、そのメタライズ層301表面
にリング状の金属電極302の内周表面全面をロー付けし
て試験片とした。この試験片の製造方法を具体的に説明
する。
平均粒径0.8μの窒化珪素、平均粒径0.5μの窒化チタ
ンの所要量を秤量し、窒化珪素41mol％、窒化チタン55.
4mol％の組成の混合粉末を調整した。なおこの混合粉末
にはMgAl2O42.2mol％、Y2O31.4mol％の焼結助剤が混合
されている。
ンの所要量を秤量し、窒化珪素41mol％、窒化チタン55.
4mol％の組成の混合粉末を調整した。なおこの混合粉末
にはMgAl2O42.2mol％、Y2O31.4mol％の焼結助剤が混合
されている。
この混合粉末を溶媒としての有機溶剤およびバインダ
ーとともに混合し、スラリーを形成し、収縮率を考慮し
て必要寸法の円柱形状に成形後、360℃で脱脂し、その
後1750℃で４時間窒素雰囲気中にて焼成を行った。その
後焼結体の表面を研磨し、第11図に示すセラミックヒー
タ300を製造した。
ーとともに混合し、スラリーを形成し、収縮率を考慮し
て必要寸法の円柱形状に成形後、360℃で脱脂し、その
後1750℃で４時間窒素雰囲気中にて焼成を行った。その
後焼結体の表面を研磨し、第11図に示すセラミックヒー
タ300を製造した。
このセラミックヒータ300をアセトンにて脱脂洗浄を
行った。次に白金25mol％、ニッケル−クロム合金（Ni/
Cr＝83/17）62mol％、リン17mol％を秤量し、３重量％
のエチルセルロースが溶解されたテレピン油に混合して
ペーストを得た。そしてこのペーストをセラミックヒー
タ300の一部周囲に塗布して乾燥させ、５×10-4Torrの
真空中にて1175℃で10分間熱処理を行ってメタライズ層
301を形成した。
行った。次に白金25mol％、ニッケル−クロム合金（Ni/
Cr＝83/17）62mol％、リン17mol％を秤量し、３重量％
のエチルセルロースが溶解されたテレピン油に混合して
ペーストを得た。そしてこのペーストをセラミックヒー
タ300の一部周囲に塗布して乾燥させ、５×10-4Torrの
真空中にて1175℃で10分間熱処理を行ってメタライズ層
301を形成した。
次にコバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）からリ
ング状に形成された金属電極302をセラミックヒータ300
に嵌め込み、金属電極302とメタライズ層301との間のク
リアランス（0.2mm）にニッケルロー４（BNi−３）を挿
入した。その後、５×10-4Torrの真空下で1050〜1100℃
で10分間熱処理して金属電極302の内周表面全面をメタ
ライズ層301表面にリング状にロー付けした。
ング状に形成された金属電極302をセラミックヒータ300
に嵌め込み、金属電極302とメタライズ層301との間のク
リアランス（0.2mm）にニッケルロー４（BNi−３）を挿
入した。その後、５×10-4Torrの真空下で1050〜1100℃
で10分間熱処理して金属電極302の内周表面全面をメタ
ライズ層301表面にリング状にロー付けした。
そしてセラミックヒータ300の径（Ａ）、リング状金
属電極302の厚さ（Ｂ）及び金属電極302の巾（Ｃ）の値
を各種変更し、それぞれの試験片について接合性、耐久
性の評価を行った。その結果を第１表に示す。
属電極302の厚さ（Ｂ）及び金属電極302の巾（Ｃ）の値
を各種変更し、それぞれの試験片について接合性、耐久
性の評価を行った。その結果を第１表に示す。
なお試験は接合された試験片の初期接合性および耐久
性をみるため、接合直後および耐熱衝撃試験、耐酸化試
験後の２つの条件下で外観調査、断面調査および曲げ強
度測定を行った。ここで外観の調査は目視で表面の状態
を観察した。また断面調査は接合部を各種方向に切断し
てクラックの有無を顕微鏡観察した。またクラックなど
による素子強度劣化の状態を数値化するために、第12図
に示すように試験片を配置して４点曲げ試験（クラック
ヘッドスピード0.5mm/分）を行い、その曲げ強度により
劣化度を評価した。
性をみるため、接合直後および耐熱衝撃試験、耐酸化試
験後の２つの条件下で外観調査、断面調査および曲げ強
度測定を行った。ここで外観の調査は目視で表面の状態
を観察した。また断面調査は接合部を各種方向に切断し
てクラックの有無を顕微鏡観察した。またクラックなど
による素子強度劣化の状態を数値化するために、第12図
に示すように試験片を配置して４点曲げ試験（クラック
ヘッドスピード0.5mm/分）を行い、その曲げ強度により
劣化度を評価した。
また耐熱衝撃、耐酸化試験後の調査としては、800℃
の炉内と室温の炉外とを120秒周期で往復させ、100時間
（3000サイクル）後の劣化程度を接合直後と同様の方法
で調査した。
の炉内と室温の炉外とを120秒周期で往復させ、100時間
（3000サイクル）後の劣化程度を接合直後と同様の方法
で調査した。
第１表の試験片NO.1〜NO.6の結果より明らかに、金属
電極（リング状接合部）の巾（Ｃ）が長くなるとロー付
け後の発生応力が増加し、それにつれて劣化が進んでい
る。そしてその巾が10.5mmとなるとセラミックヒータの
金属電極との境界部分からクラックが発生している。ま
たその巾が0.5mmより小さくなるとロー付け後に電極の
変形が生じていた。そしてこれらのサンプルNO.1〜NO.6
における耐熱衝撃、耐酸化試験後の結果はNO.1〜NO.5は
強度劣化がほとんど起きていないのに対し、NO.6では亀
裂が進行し大きな強度減少が見られた。またNO. １の試験片では電極内部まで酸化が進行し電極の著しい
劣化がみられた。従って金属電極（リング状接合部）の
巾（Ｃ）は１〜10mmが適当でありその値がこの範囲にあ
れば良好な接合状態が得られる。
電極（リング状接合部）の巾（Ｃ）が長くなるとロー付
け後の発生応力が増加し、それにつれて劣化が進んでい
る。そしてその巾が10.5mmとなるとセラミックヒータの
金属電極との境界部分からクラックが発生している。ま
たその巾が0.5mmより小さくなるとロー付け後に電極の
変形が生じていた。そしてこれらのサンプルNO.1〜NO.6
における耐熱衝撃、耐酸化試験後の結果はNO.1〜NO.5は
強度劣化がほとんど起きていないのに対し、NO.6では亀
裂が進行し大きな強度減少が見られた。またNO. １の試験片では電極内部まで酸化が進行し電極の著しい
劣化がみられた。従って金属電極（リング状接合部）の
巾（Ｃ）は１〜10mmが適当でありその値がこの範囲にあ
れば良好な接合状態が得られる。
試験片NO.7〜NO.11の結果は金属電極の厚さ（Ｂ）を
変化させて試験を行った結果である。なおこのとき金属
電極（リング状接合部）の巾は前記により決定された範
囲の3mmとした。その結果電極の厚さＢは素子強度の劣
化にはほとんど影響を与えず良好な接合強度が得られ
た。但しNO.7の試験片では電極が0.5mmと薄すぎるため
に、ロー材によって電極金属が変質している状態が観察
された。そして耐熱衝撃、耐酸化試験後、電極内部まで
の酸化が進行し、電極の劣化が著しかった。従って電極
の厚さ（Ｂ）は1mm以上であることが望ましい。
変化させて試験を行った結果である。なおこのとき金属
電極（リング状接合部）の巾は前記により決定された範
囲の3mmとした。その結果電極の厚さＢは素子強度の劣
化にはほとんど影響を与えず良好な接合強度が得られ
た。但しNO.7の試験片では電極が0.5mmと薄すぎるため
に、ロー材によって電極金属が変質している状態が観察
された。そして耐熱衝撃、耐酸化試験後、電極内部まで
の酸化が進行し、電極の劣化が著しかった。従って電極
の厚さ（Ｂ）は1mm以上であることが望ましい。
NO.12〜NO.17はセラミックヒータの電極部の径（Ａ）
を変化させて試験を行った結果である。その結果外観、
断面調査は接合直後、耐久試験後のいずれでも良好であ
った。ところが曲げ試験において径が1mmのNO.12の試験
片では、耐久試験後の曲げ試験の結果が著しく低下して
いる。これはロー付け後表面に発生する微小クラックの
影響が径が小さいために大きく出たものと推定される。
従って突状の電極部の径（Ａ）は1.5mm以上とすること
が望ましい。なおこの試験では径（Ａ）が大きくなると
強度も増加しているが、径が4mm程度でほぼ飽和してい
た。
を変化させて試験を行った結果である。その結果外観、
断面調査は接合直後、耐久試験後のいずれでも良好であ
った。ところが曲げ試験において径が1mmのNO.12の試験
片では、耐久試験後の曲げ試験の結果が著しく低下して
いる。これはロー付け後表面に発生する微小クラックの
影響が径が小さいために大きく出たものと推定される。
従って突状の電極部の径（Ａ）は1.5mm以上とすること
が望ましい。なおこの試験では径（Ａ）が大きくなると
強度も増加しているが、径が4mm程度でほぼ飽和してい
た。
本試験は円柱状の電極部について行ったが、第13図に
示すような四角柱状の電極部の場合には、電極部断面の
四角形の短辺寸法Ａ′が前記円柱状の電極部の径（Ａ）
に相当し、最も薄い部分の厚さＢ′が前記厚さ（Ｂ）に
相当する。巾Ｃは円柱の場合と同様である。そしてこれ
らの寸法条件が先に決れられた条件に合致すれば良好な
接合を得ることができる。
示すような四角柱状の電極部の場合には、電極部断面の
四角形の短辺寸法Ａ′が前記円柱状の電極部の径（Ａ）
に相当し、最も薄い部分の厚さＢ′が前記厚さ（Ｂ）に
相当する。巾Ｃは円柱の場合と同様である。そしてこれ
らの寸法条件が先に決れられた条件に合致すれば良好な
接合を得ることができる。
金属電極は電極部に１個のみ設けることもできるが、
通電電流の大きいヒータで特に通電面積が広く必要な場
合には、第14図、第15図に示すように１つの電極部に複
数の金属電極400を設けることもできる。しかしながら
この場合各金属電極の間隔が電極部に及ぼす影響が考え
られる。そこで本発明者等は最適な接合間隔を調べるた
めに、径Ａが3mmの円柱状セラミックヒータに厚さＢが1
mm、巾Ｃが3mm及び10mmの金属電極を２個用い、それぞ
れの金属電極の間隔Ｓを変化させて接合した試験片につ
いて第１表の試験と同様の試験を行い結果を第２表に示
す。なおこの場合曲げ試験は第16図に示す４点曲げ試験
（クロスヘッドスピード0.5mm/分）で行った。
通電電流の大きいヒータで特に通電面積が広く必要な場
合には、第14図、第15図に示すように１つの電極部に複
数の金属電極400を設けることもできる。しかしながら
この場合各金属電極の間隔が電極部に及ぼす影響が考え
られる。そこで本発明者等は最適な接合間隔を調べるた
めに、径Ａが3mmの円柱状セラミックヒータに厚さＢが1
mm、巾Ｃが3mm及び10mmの金属電極を２個用い、それぞ
れの金属電極の間隔Ｓを変化させて接合した試験片につ
いて第１表の試験と同様の試験を行い結果を第２表に示
す。なおこの場合曲げ試験は第16図に示す４点曲げ試験
（クロスヘッドスピード0.5mm/分）で行った。
試験片NO.18、NO.21の結果によれば、２つの電極の間
隔（Ｓ）が1mmより小さくなるとクラックが発生した
り、耐久試験後の強度が著しく劣化するようになること
が明らかである。従って複数個の電極を設ける場合には
間隔を1mm以上あけることが望ましい。
隔（Ｓ）が1mmより小さくなるとクラックが発生した
り、耐久試験後の強度が著しく劣化するようになること
が明らかである。従って複数個の電極を設ける場合には
間隔を1mm以上あけることが望ましい。
なおこのように複数個電極を形成するには、第17図お
よび第18図に示すようにワイヤ状の金属電極を螺旋状に
巻きつけて形成することもできる。この場合、第17図の
ように密に巻きつけた場合は巻線巾Ｃ″がリング状接合
部の巾Ｃに略対応するので、１〜10mmとするのが望まし
く、第18図のように間隔をあけて巻きつけた場合にはそ
の間隔Ｓ′を1mm以上とするのが望ましい。なおこの場
合は全体の巻き線巾Ｃ″は制限されないが、巻き線の径
Ｂ″は1mm以上とするのが望ましい。
よび第18図に示すようにワイヤ状の金属電極を螺旋状に
巻きつけて形成することもできる。この場合、第17図の
ように密に巻きつけた場合は巻線巾Ｃ″がリング状接合
部の巾Ｃに略対応するので、１〜10mmとするのが望まし
く、第18図のように間隔をあけて巻きつけた場合にはそ
の間隔Ｓ′を1mm以上とするのが望ましい。なおこの場
合は全体の巻き線巾Ｃ″は制限されないが、巻き線の径
Ｂ″は1mm以上とするのが望ましい。
（参考例１） 平均粒径0.8μの窒化珪素、平均粒径0.5μの窒化チタ
ンの所要量を秤量し、窒化珪素41mol％、窒化チタン55.
4mol％の組成の混合粉末を調整した。なおこの混合粉末
にはMgAl2O42.2mol％、Y2O31.4mol％の焼結助剤が混合
されている。
ンの所要量を秤量し、窒化珪素41mol％、窒化チタン55.
4mol％の組成の混合粉末を調整した。なおこの混合粉末
にはMgAl2O42.2mol％、Y2O31.4mol％の焼結助剤が混合
されている。
この混合粉末を溶媒としての有機溶剤およびバインダ
ーとともに混合し、スラリーを形成してシート成形を行
った。次にこのシートを必要な厚さにラミネートし、収
縮率を考慮して必要寸法に成形後、360℃で脱脂し、そ
の後1750℃で４時間窒素雰囲気中にて焼成を行った。そ
の後焼結体の表面を研磨し、第１図に示す板状セラミッ
クヒータ本体１を製造した。
ーとともに混合し、スラリーを形成してシート成形を行
った。次にこのシートを必要な厚さにラミネートし、収
縮率を考慮して必要寸法に成形後、360℃で脱脂し、そ
の後1750℃で４時間窒素雰囲気中にて焼成を行った。そ
の後焼結体の表面を研磨し、第１図に示す板状セラミッ
クヒータ本体１を製造した。
得られたセラミックヒータ本体１には両端部に突状の
電極部11が形成されている。このセラミックヒータ本体
１の電極部11を中心にアセトンにて脱脂洗浄を行った。
次に白金25mol％、ニッケル−クロム合金（Ni/Cr＝83/1
7）62mol％、リン17mol％を秤量し、３重量％のエチル
セルロースが溶解されたテレピン油に混合してペースト
を得た。そしてこのペーストを電極部11の周囲に塗布し
て乾燥させ、５×10-4Torrの真空中にて1175℃で10分間
熱処理を行ってメタライズ層２を形成した。
電極部11が形成されている。このセラミックヒータ本体
１の電極部11を中心にアセトンにて脱脂洗浄を行った。
次に白金25mol％、ニッケル−クロム合金（Ni/Cr＝83/1
7）62mol％、リン17mol％を秤量し、３重量％のエチル
セルロースが溶解されたテレピン油に混合してペースト
を得た。そしてこのペーストを電極部11の周囲に塗布し
て乾燥させ、５×10-4Torrの真空中にて1175℃で10分間
熱処理を行ってメタライズ層２を形成した。
次にコバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）から円
筒状に形成された金属電極３を電極部11に嵌め込み、金
属電極３と電極部11との間のクリアランス（0.2mm）に
ニッケルロー４（BNi−３）を挿入した。その後、５×1
0-4Torrの真空下で1050〜1100℃で10分間熱処理して金
属電極３の内周表面全面をメタライズ層２表面にリング
状にロー付けして本参考例のセラミックヒータを形成し
た。即ち金属電極３の内周全面がリング状接合部を構成
している。
筒状に形成された金属電極３を電極部11に嵌め込み、金
属電極３と電極部11との間のクリアランス（0.2mm）に
ニッケルロー４（BNi−３）を挿入した。その後、５×1
0-4Torrの真空下で1050〜1100℃で10分間熱処理して金
属電極３の内周表面全面をメタライズ層２表面にリング
状にロー付けして本参考例のセラミックヒータを形成し
た。即ち金属電極３の内周全面がリング状接合部を構成
している。
なおこのセラミックヒータは、リード線５を金属電極
３に溶接などで接合することにより使用に供することが
できる。
３に溶接などで接合することにより使用に供することが
できる。
得られた本参考例の金属電極をもつセラミックヒータ
は、電極部11の径が3mm、金属電極３の厚さ1mmおよび金
属電極の巾は3mmであり、本発明者等が鋭意研究の結果
求められた最適な形状に合致している。従って本参考例
のセラミックヒータはロー付け後および通電時の冷熱サ
イクル後のクラックが発生せず、耐久性に優れている。
は、電極部11の径が3mm、金属電極３の厚さ1mmおよび金
属電極の巾は3mmであり、本発明者等が鋭意研究の結果
求められた最適な形状に合致している。従って本参考例
のセラミックヒータはロー付け後および通電時の冷熱サ
イクル後のクラックが発生せず、耐久性に優れている。
（参考例２） 第４図〜第６図に本発明の参考例２のセラミックヒー
タを示す。このセラミックヒータはディーゼルパテキュ
レート捕集用フィルタの再生用ヒータであり、セラミッ
クヒータ本体６は参考例１と同様の材料から構成されて
いる。そして平板状の電極部61には四角リング状の金属
電極７の全内周表面がメタライズ層状にロー付けされて
いる。なお電極部61の厚さは3mm、金属電極７の厚さは1
mm、金属電極７の巾は3mmであり良好に亀裂の発生を防
止している。
タを示す。このセラミックヒータはディーゼルパテキュ
レート捕集用フィルタの再生用ヒータであり、セラミッ
クヒータ本体６は参考例１と同様の材料から構成されて
いる。そして平板状の電極部61には四角リング状の金属
電極７の全内周表面がメタライズ層状にロー付けされて
いる。なお電極部61の厚さは3mm、金属電極７の厚さは1
mm、金属電極７の巾は3mmであり良好に亀裂の発生を防
止している。
（参考例３） 第７図〜第９図に本発明の参考例３のセラミックヒー
タを示す。本参考例では直径1mmワイヤ状の金属巻線81
を巾３〜4mmとなるように密に巻きつけて金属電極８を
形成したこと以外は実施例１と同様である。本実施例で
は第９図に示すように、金属巻線81とメタライズ層９の
間および金属巻線81どうしの隙間にロー材10が介在し、
その部分における引っ張り応力を緩和する役割を果たし
ている。従って参考例１の場合に比べ一層耐久性に優れ
ている。
タを示す。本参考例では直径1mmワイヤ状の金属巻線81
を巾３〜4mmとなるように密に巻きつけて金属電極８を
形成したこと以外は実施例１と同様である。本実施例で
は第９図に示すように、金属巻線81とメタライズ層９の
間および金属巻線81どうしの隙間にロー材10が介在し、
その部分における引っ張り応力を緩和する役割を果たし
ている。従って参考例１の場合に比べ一層耐久性に優れ
ている。
（参考例４） 第10図に参考例２と同様のディーゼルパテキュレート
捕集用フィルタの再生用ヒータの電極部に直径1mmのワ
イヤ状金属電極を巻きつけた例を示す。本参考例も参考
例２と同様に良好にクラックの発生を防止し耐久性が良
好である。
捕集用フィルタの再生用ヒータの電極部に直径1mmのワ
イヤ状金属電極を巻きつけた例を示す。本参考例も参考
例２と同様に良好にクラックの発生を防止し耐久性が良
好である。
第１図〜第３図は本発明の参考例１のセラミックヒータ
を示し、第１図はその平面図、第２図はその正面図、第
３図は第１図のＡ−Ａ矢視断面図である。第４図〜第６
図は本発明の参考例２のセラミックヒータを示し、第４
図はその全体平面図、第５図は電極部の要部拡大平面
図、第６図は電極部の要部拡大側面図である。第７図〜
第９図は本発明の参考例３のセラミックヒータを示し、
第７図はその平面図、第８図はその正面図、第９図は第
７図のＢ−Ｂ矢視断面図である。第10図は本発明の参考
例４のセラミックヒータの平面図である。第11図は本発
明のセラミックヒータの電極部の形状を決定するのに用
いた試験片の斜視図であり、第12図は曲げ試験の方法を
説明する説明図である。第13図は電極構造の他の態様を
示す斜視図である。第14図、第15図は本発明のセラミッ
クヒータの他の態様を示し、第14図はセラミックヒータ
の平面図、第15図はセラミックヒータの正面図である。
第16図は曲げ試験の方法を示す説明図である。第17図お
よび第18図は電極部の他の態様を示す斜視図である。第
19図〜第22図は従来のセラミックヒータに係わる図であ
り、第19図はその要部平面図、第20図はその要部正面
図、第21図は第19図の拡大Ｃ−Ｃ断面図、第22図は引っ
張り応力が生じるのを示す説明図である。 １、６、300……セラミックヒータ本体 ２、９、301……メタライズ層 ３、７、８、302……金属電極 11、61……電極部
を示し、第１図はその平面図、第２図はその正面図、第
３図は第１図のＡ−Ａ矢視断面図である。第４図〜第６
図は本発明の参考例２のセラミックヒータを示し、第４
図はその全体平面図、第５図は電極部の要部拡大平面
図、第６図は電極部の要部拡大側面図である。第７図〜
第９図は本発明の参考例３のセラミックヒータを示し、
第７図はその平面図、第８図はその正面図、第９図は第
７図のＢ−Ｂ矢視断面図である。第10図は本発明の参考
例４のセラミックヒータの平面図である。第11図は本発
明のセラミックヒータの電極部の形状を決定するのに用
いた試験片の斜視図であり、第12図は曲げ試験の方法を
説明する説明図である。第13図は電極構造の他の態様を
示す斜視図である。第14図、第15図は本発明のセラミッ
クヒータの他の態様を示し、第14図はセラミックヒータ
の平面図、第15図はセラミックヒータの正面図である。
第16図は曲げ試験の方法を示す説明図である。第17図お
よび第18図は電極部の他の態様を示す斜視図である。第
19図〜第22図は従来のセラミックヒータに係わる図であ
り、第19図はその要部平面図、第20図はその要部正面
図、第21図は第19図の拡大Ｃ−Ｃ断面図、第22図は引っ
張り応力が生じるのを示す説明図である。 １、６、300……セラミックヒータ本体 ２、９、301……メタライズ層 ３、７、８、302……金属電極 11、61……電極部
フロントページの続き (72)発明者 川原 伸章 刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電装株 式会社内 (72)発明者 丹羽 準 刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電装株 式会社内 (72)発明者 影山 照高 刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電装株 式会社内 (56)参考文献 実開 昭58−71568（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−13165（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック製ヒータ本体の電極部にメタラ
イズ層を介してロー付けされた金属電極をもつセラミッ
クヒータにおいて、 前記電極部は突状であり、前記メタライズ層は該突状の
電極部の外周面に一体的に形成された外周面を一周する
リング状であり、前記金属電極は前記メタライズ層上に
ロー付けされた巾が１〜10mmのリング状接合部をもち、
該リング状接合部は1mm以上の間隔を隔てて複数個設け
られていることを特徴とする金属電極をもつセラミック
ヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61167706A JP2518217B2 (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | 金属電極をもつセラミツクヒ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61167706A JP2518217B2 (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | 金属電極をもつセラミツクヒ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6324580A JPS6324580A (ja) | 1988-02-01 |
| JP2518217B2 true JP2518217B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=15854702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61167706A Expired - Lifetime JP2518217B2 (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | 金属電極をもつセラミツクヒ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2518217B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7512517B2 (en) | 2006-09-21 | 2009-03-31 | Seiko Instruments Inc. | Pedometer |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5871568U (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-14 | 京セラ株式会社 | デイ−ゼル機関用セラミツクグロ−プラグのリ−ド端子部構造 |
| JPS6113165U (ja) * | 1984-06-27 | 1986-01-25 | 日本特殊陶業株式会社 | 自己制御型セラミツクグロ−プラグ |
-
1986
- 1986-07-16 JP JP61167706A patent/JP2518217B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7512517B2 (en) | 2006-09-21 | 2009-03-31 | Seiko Instruments Inc. | Pedometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6324580A (ja) | 1988-02-01 |
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