JP2530209B2 - セラミックヒ―タの製造法 - Google Patents
セラミックヒ―タの製造法Info
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- JP2530209B2 JP2530209B2 JP63190636A JP19063688A JP2530209B2 JP 2530209 B2 JP2530209 B2 JP 2530209B2 JP 63190636 A JP63190636 A JP 63190636A JP 19063688 A JP19063688 A JP 19063688A JP 2530209 B2 JP2530209 B2 JP 2530209B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はセラミックグロープラグのように急速に昇温
させる発熱体のヒータ部を構成するセラミックヒータに
関するものである。
させる発熱体のヒータ部を構成するセラミックヒータに
関するものである。
〈従来の技術〉 近時セラミックグロープラグが開発され、ディーゼル
機関等のプラグとして用いられてきている。
機関等のプラグとして用いられてきている。
ここに用いられるヒータ部は、低抗体としてTi,Zr,H
f,La,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Wより選ばれた金属の１種以上の窒
化物の如き導電性セラミックが用いられるとともに絶縁
体としても高温特性のより優れた窒化珪素系の磁器が提
案されている。このように導電性セラミックが低抗体に
用いられる理由は、主として従来より汎用されているW,
Mo等の高融点金属製のコイル低抗体を磁器に埋設したも
のと異なり、低抗体と磁器との熱膨張差を小さくすると
ころにある。
f,La,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Wより選ばれた金属の１種以上の窒
化物の如き導電性セラミックが用いられるとともに絶縁
体としても高温特性のより優れた窒化珪素系の磁器が提
案されている。このように導電性セラミックが低抗体に
用いられる理由は、主として従来より汎用されているW,
Mo等の高融点金属製のコイル低抗体を磁器に埋設したも
のと異なり、低抗体と磁器との熱膨張差を小さくすると
ころにある。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、これまで導電性セラミックを用いたヒータ部
は特開昭57−106586号公報に見られるように、抵抗粉末
を含むペーストをセラミック末焼成成形体の表面に塗布
することによって製造する方法が知られているが、塗布
厚さにバラツキを生じ易く、この結果抵抗値が変動し易
く、又、塗布方法によるために0.1mm以上の厚さの低抗
体を得るためには、数回に亘り塗布、乾燥を繰り返す必
要があり、工数の点で不利なことは否めない。
は特開昭57−106586号公報に見られるように、抵抗粉末
を含むペーストをセラミック末焼成成形体の表面に塗布
することによって製造する方法が知られているが、塗布
厚さにバラツキを生じ易く、この結果抵抗値が変動し易
く、又、塗布方法によるために0.1mm以上の厚さの低抗
体を得るためには、数回に亘り塗布、乾燥を繰り返す必
要があり、工数の点で不利なことは否めない。
又ほぼＵ字型に打ち抜いた低抗体を円柱状セラミック
中に埋設すると、低抗体シートの幅とシート厚さの比が
極めて大きくなり、この結果、セラミックヒータの径方
向の温度ムラが大きくなる欠点がある。なおこのことは
前述の塗布法に於ても見られる欠点である。
中に埋設すると、低抗体シートの幅とシート厚さの比が
極めて大きくなり、この結果、セラミックヒータの径方
向の温度ムラが大きくなる欠点がある。なおこのことは
前述の塗布法に於ても見られる欠点である。
〈課題を解決するための手段〉 本発明は前記の課題を解決するためになされたもの
で、その概要は導電性セラミックを主体とする粉体より
グリーンシートを形成する工程と、それを所定の低抗体
の形状に打ち抜く工程と、打ち抜かれた低抗体を窒化珪
素質セラミック粉体中に埋設し、この低抗体の幅方向か
ら圧力を加えながら焼成する工程よりなるセラミックヒ
ータの製造方法である。
で、その概要は導電性セラミックを主体とする粉体より
グリーンシートを形成する工程と、それを所定の低抗体
の形状に打ち抜く工程と、打ち抜かれた低抗体を窒化珪
素質セラミック粉体中に埋設し、この低抗体の幅方向か
ら圧力を加えながら焼成する工程よりなるセラミックヒ
ータの製造方法である。
〈作 用〉 本発明によればシート成形法により任意の厚さ（0.
05〜数mm）の抵抗体が得られる。しかも厚さの寸法のバ
ラツキが少ないために結果的に最終製品のセラミックヒ
ータの抵抗値のバラツキが減少する。
05〜数mm）の抵抗体が得られる。しかも厚さの寸法のバ
ラツキが少ないために結果的に最終製品のセラミックヒ
ータの抵抗値のバラツキが減少する。
金型打ち抜きプレスにより成形する為、寸法精度が高
く抵抗値のバラツキが減少する。
く抵抗値のバラツキが減少する。
打ち抜きシート抵抗体の幅方向から加圧しながらホッ
トプレス焼成するので、成形体は打ち抜きシート抵抗体
の幅方向のみに50〜60％に焼成収縮を起す。
トプレス焼成するので、成形体は打ち抜きシート抵抗体
の幅方向のみに50〜60％に焼成収縮を起す。
この結果焼結体中の低抗体は低抗体幅／低抗体厚さの
比が未焼成成形体に対し50〜65％に低減し、セラミック
ヒータの径方向の温度分布のバラツキが減少する。
比が未焼成成形体に対し50〜65％に低減し、セラミック
ヒータの径方向の温度分布のバラツキが減少する。
などの作用がある。
本発明の実施態様中打ち抜かれた低抗体を窒化珪素質
セラミック粉体中に埋設する工程は、一般には窒化珪素
質セラミック粉末に所定の焼結助剤を加え、第１図に示
すように金型プレスにより断面Ｄ型の２枚の成形体２を
作成し、その平面側を内側にして対向させ、その間に打
抜低抗体１を挟んで金型プレスして成形される。
セラミック粉体中に埋設する工程は、一般には窒化珪素
質セラミック粉末に所定の焼結助剤を加え、第１図に示
すように金型プレスにより断面Ｄ型の２枚の成形体２を
作成し、その平面側を内側にして対向させ、その間に打
抜低抗体１を挟んで金型プレスして成形される。
この場合、焼成、加圧の仕方により製品は収縮方向が
異なり本発明のように低抗体の幅方向から加圧しながら
ホットプレスすると、温度分布が小さく、抵抗値のバラ
ツキの少ないセラミックヒータが得られる。
異なり本発明のように低抗体の幅方向から加圧しながら
ホットプレスすると、温度分布が小さく、抵抗値のバラ
ツキの少ないセラミックヒータが得られる。
〈実施例〉 次に本発明の実施例及び比較例について述べる。平均
粒径 0.5μｍのWC 70重量％ 及び 平均粒径 1.5μ
ｍのSi3N4 30重量％に対しポリビニルブチラール（有
機バインダー）７重量％を加え、更にトルエン、エチル
アルコールを溶剤として混合し、流動性のあるスラリー
状とし、平板上にドクターブレード法により流し出して
溶剤を揮散させ、厚さ0.4mmの低抗体からなるグリーン
シートを作成した。
粒径 0.5μｍのWC 70重量％ 及び 平均粒径 1.5μ
ｍのSi3N4 30重量％に対しポリビニルブチラール（有
機バインダー）７重量％を加え、更にトルエン、エチル
アルコールを溶剤として混合し、流動性のあるスラリー
状とし、平板上にドクターブレード法により流し出して
溶剤を揮散させ、厚さ0.4mmの低抗体からなるグリーン
シートを作成した。
次に金型にて第２図のように略Ｕ字型に打抜いて、打
ち抜き低抗体１を作成した。一方平均粒径0.7μｍ、のS
i3N4 90重量％、Al2O3 ５重量％、Y2O35重量％にエチ
ルアルコールを加えて湿式混合し、例えばエチルセルロ
ースの如き粉末成形用有機バインダーを添加した後、エ
チルアルコールを揮散させ、セラミック粉末を調整し
た。
ち抜き低抗体１を作成した。一方平均粒径0.7μｍ、のS
i3N4 90重量％、Al2O3 ５重量％、Y2O35重量％にエチ
ルアルコールを加えて湿式混合し、例えばエチルセルロ
ースの如き粉末成形用有機バインダーを添加した後、エ
チルアルコールを揮散させ、セラミック粉末を調整し
た。
ついで第１図に示すようにセラミック粉末を金型によ
り断面略Ｄ型の成形体２に成形し、その成形体２ケの平
面部を向い合せ、中間に前記した打ち抜きシート抵抗体
１を挟んで一体にプレス成形を行なった。３は低抗体の
電極部である。
り断面略Ｄ型の成形体２に成形し、その成形体２ケの平
面部を向い合せ、中間に前記した打ち抜きシート抵抗体
１を挟んで一体にプレス成形を行なった。３は低抗体の
電極部である。
次にこのようにしたものを第３図の（1a），（1b）
（本発明），及び（3a），（3b）（比較例）のように加
圧方向を変えてホットプレス焼成を行った。このものは
加圧方向にのみ収縮し、厚さの方向には収縮しないもの
であった。
（本発明），及び（3a），（3b）（比較例）のように加
圧方向を変えてホットプレス焼成を行った。このものは
加圧方向にのみ収縮し、厚さの方向には収縮しないもの
であった。
第３図（1a），（1b）は打ち抜きシート抵抗体の幅方
向から加圧してホットプレスを行なったものであり、第
３図の（2a），（2b）は加圧することなく単に普通焼成
をしたものであり等方的に収縮するものであった。
向から加圧してホットプレスを行なったものであり、第
３図の（2a），（2b）は加圧することなく単に普通焼成
をしたものであり等方的に収縮するものであった。
又、第３図（3a），（3b）に示すよう打ち抜きシート
抵抗体の厚さの方向に加圧しながらホットプレスするも
のでは厚みが益々薄くなることが認められた。
抵抗体の厚さの方向に加圧しながらホットプレスするも
のでは厚みが益々薄くなることが認められた。
又透過Ｘ線にて内部に埋設された低抗体の形状を透過
Ｘ線で看察した。
Ｘ線で看察した。
以上によれば、第３図（1a）、（1b）の本発明の実施
例に相当するものは打ち抜きシート抵抗体の幅方向に57
％の同一割合で焼成収縮が起き、打ち抜きシート抵抗体
の厚さは殆ど変化しなかった為、低抗体の全幅／厚さの
比が57％に減少した。
例に相当するものは打ち抜きシート抵抗体の幅方向に57
％の同一割合で焼成収縮が起き、打ち抜きシート抵抗体
の厚さは殆ど変化しなかった為、低抗体の全幅／厚さの
比が57％に減少した。
上記の焼結体をφ3.5×l40（mm）の円筒状に研磨し、
研磨によって露出した電極部にメタライズを施した後電
流を印加すべく金属部品をロウ付して通電加熱を行なっ
た結果、径方向の温度差は≦50℃であり良好であった。
研磨によって露出した電極部にメタライズを施した後電
流を印加すべく金属部品をロウ付して通電加熱を行なっ
た結果、径方向の温度差は≦50℃であり良好であった。
これに対し比較例では低抗体の全幅／厚さの比は普通
焼成（第３図（2a），（2b））では変化せず、打ち抜き
シート抵抗体の厚さの方向から圧力を加えてホットプレ
ス焼成したもの（第３図（3a），（3b））では1.73（1/
0.57）に拡大してしまった。
焼成（第３図（2a），（2b））では変化せず、打ち抜き
シート抵抗体の厚さの方向から圧力を加えてホットプレ
ス焼成したもの（第３図（3a），（3b））では1.73（1/
0.57）に拡大してしまった。
これを本発明の実施例と同様にして通電加熱を行なっ
たところ、径方向の温度差は第３図（2a）（2b），第３
図（3a）（3b）の例でそれぞれ〜150℃，〜300℃と到底
実用に耐えるものではではなかった。（なお比較例の如
きものを使用する場合は焼成時の収縮率を勘案して未焼
成プレス成形体の形状を変更したもので実施してい
る。） 更に本発明の実施例によるセラミックヒータの抵抗の
バラツキを確認したところ３σ／2.7％と極めて安
定していることが判明した。
たところ、径方向の温度差は第３図（2a）（2b），第３
図（3a）（3b）の例でそれぞれ〜150℃，〜300℃と到底
実用に耐えるものではではなかった。（なお比較例の如
きものを使用する場合は焼成時の収縮率を勘案して未焼
成プレス成形体の形状を変更したもので実施してい
る。） 更に本発明の実施例によるセラミックヒータの抵抗の
バラツキを確認したところ３σ／2.7％と極めて安
定していることが判明した。
〈発明の効果〉 本発明によれば温度分布の範囲が小さく、また抵抗値
のバラツキも少ないセラミックヒータの製造が可能であ
る。
のバラツキも少ないセラミックヒータの製造が可能であ
る。
又、低抗体の厚さや形状は任意であり、必要な昇温特
性を有するヒータの作成が容易である。
性を有するヒータの作成が容易である。
第１図はグリーンシート打抜き法で製造された低抗体を
Ｄ型セラミック成形体で挟んで一体化する工程を示す斜
視図、第２図は成形体中の低抗体形状を示す縦断面図、
第３図（1a），（1b）は本発明の一例、第３図（2a），
（2b）は普通焼成の場合の一例、第３図打ち抜きシート
抵抗体の厚み方向に加圧しながらホットプレスする場合
の一例を示す縦断面図および横断面図を示す。 １……打ち抜きシート抵抗体、２……窒化珪素質セラミ
ックス ３……電極部
Ｄ型セラミック成形体で挟んで一体化する工程を示す斜
視図、第２図は成形体中の低抗体形状を示す縦断面図、
第３図（1a），（1b）は本発明の一例、第３図（2a），
（2b）は普通焼成の場合の一例、第３図打ち抜きシート
抵抗体の厚み方向に加圧しながらホットプレスする場合
の一例を示す縦断面図および横断面図を示す。 １……打ち抜きシート抵抗体、２……窒化珪素質セラミ
ックス ３……電極部
Claims (1)
- 【請求項１】導電性セラミックを主体とする粉体と、シ
ート成形用の有機質粘結剤とを混練してペースト状とな
し、これを平板状に流してグリーンシートを形成する工
程と、該グリーンシートを所定の低抗体の形状に打ち抜
く工程と、打ち抜かれた低抗体を窒化珪素質セラミック
粉体中に埋設し、前記抵抗体の幅方向から圧力を加えな
がら焼成する工程とからなることを特徴とするセラミッ
クヒータの製造法
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63190636A JP2530209B2 (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | セラミックヒ―タの製造法 |
| DE19893924777 DE3924777A1 (de) | 1988-07-26 | 1989-07-26 | Keramische heizvorrichtung und verfahren zu deren herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63190636A JP2530209B2 (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | セラミックヒ―タの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0240886A JPH0240886A (ja) | 1990-02-09 |
| JP2530209B2 true JP2530209B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=16261370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63190636A Expired - Fee Related JP2530209B2 (ja) | 1988-07-26 | 1988-08-01 | セラミックヒ―タの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2530209B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19930334C2 (de) * | 1999-07-02 | 2003-07-31 | Beru Ag | Keramischer Heizstab und diesen enthaltende Glühkerze und Verfahren zu dessen Herstellung |
| EP1814362A1 (de) * | 2006-01-30 | 2007-08-01 | Leister Process Technologies | Heizelement für eine Heisslufteinrichtung |
-
1988
- 1988-08-01 JP JP63190636A patent/JP2530209B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0240886A (ja) | 1990-02-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |