JP2530349Z - - Google Patents
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Description
【考案の詳細な説明】
〔考案の利用分野〕
本考案は、例えば、酸素センサ用に用いられる発熱効率の高いセラミックヒー
タに関する。 〔従来技術〕 従来から、絶縁体中に発熱体を埋設してなるヒータが各種の分野で利用されて
いるが、最近に至り熱伝達性や耐蝕性、電気絶縁性に優れる点から絶縁体として
高密度アルミナ等のセラミックスを用いた、いわゆるセラミックヒータが多用さ
れつつある。 また、かかるセラミックヒータは、例えば、ヒータ付酸素センサのように、セ
ンサ部を加熱してその作動性を向上させるためにセンサ本体と一体化することも
行われている。 そこで、従来のセラミックヒータの一部切欠き斜視図を第７図に示した。 第７図によれば、セラミックヒータ２１は、基本的には、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ等の
高融点金属からなる抵抗発熱体２２をセラミック体２３上に配設することにより
形成された抵抗発熱部２４と、前記抵抗発熱体２２に電力を供給するためのリー
ド線２５が配設されたリード部２６から構成される。また、リード部２６は外部
電力供給手段に接続するための電極２７に接続される。 この抵抗発熱部２４とリード部２６は、一般にそれ自体を保護するためにセラ ミック体２３と同様なセラミック体２８により被覆されており、これにより抵抗
発熱部２４およびリード部２６はセラミック内に埋設された状態となる。 〔考案が解決しようとする問題点〕 かかる従来のセラミックヒータにおいて、発熱部２４を被覆する絶縁性セラミ
ックスは、一般に高密度のアルミナ等から構成されるが、最近に至たり、その発
熱効率の向上が要求されるとともにヒータの消費電力の低減化が望まれることか
ら、例えば、絶縁性セラミック体２３、２８としてＡｌＮ等の高熱伝導性のセラ
ミックスを採用したり、構造的に発熱体２２を被覆するセラミック体２３、２８
の厚みを薄くすることなどが提案されている。 しかしながら、セラミック体自体を高熱伝導性のものに変えることは、埋設さ
れる発熱体と熱膨張率を調整するなど、容易ではなく、またコストも高くなり経
済的でない。 また、構造的にセラミックス体の厚みを薄くすることは、セラミックヒータ自
体の強度の低下を招き、その使用条件が非常に狭くなるといった問題があった。 〔課題を解決するための手段〕 本考案者等は、上記の課題に対してヒータの構造の面から検討を加えた結果、
セラミックヒータの抵抗発熱部を絶縁性セラミック体のほぼ中心部に形成すると
ともに、発熱部に位置する絶縁性セラミックスの外表面に、絶縁性セラミック体
の厚みの１／３以下の深さの凹部を形成し、抵抗発熱体を被覆するセラミックス
体の厚みのみを薄くすることにより、セラミックヒータ自体の強度を低下させる
ことなく、発熱効率を向上できることを知見し本考案に至った 〔実施例〕 以下、本考案を第１図乃至第６図を基に説明する。 第１図は、本考案のセラミックヒータの一部切り欠き斜視図である。 第１図によれば、本考案のセラミックヒータ１は、高融点金属により形成され
た配線部２と、外配線部を埋設するためのセラミック体３，４から構成される。
また配線部２は、高融点金属が密に配設された抵抗発熱部５と、この抵抗発熱体
２に通電するためのリード部６から構成される。さらにリード部６は、外部の電
力供給手段と接続するための電極７、８に接続される。 本考案によれば、前記抵抗発熱部５が形成された部位におけるセラミック体２
の外表面に円形の凹部９が形成されている。この凹部９は、第２図の要部断面図
に示すように埋設された抵抗発熱部５が露出しない程度に形成され、具体的には
、抵抗発熱部５がセラミック体２，３のほぼ中心部に形成され、凹部の深さｌは
全体の厚みＬに対して１／３以下であることが発熱部の強度を保つために必要で
ある。 かかるセラミックヒータを作製する方法としては、例えば、第３図に示すよう
に、絶縁性セラミックグリーンシート１０の表面にＷ、Ｍｏ、Ｐｔ等の高融点金
属粉未を含有するペーストを用いてスクリーン印刷法等により抵抗発熱部１１お
よびリード部１２を形成するようなパターンを塗布するか、または上記の高融点
金属からなる金属線を配置する。グリーンシート１０上に形成された発熱部１１
およびリード部１２の上にグリーンシート１０よりも厚みの薄いグリーンシート
１３を積層し、さらにグリーンシート１３の上に図示するように発熱部１１に対
応する部分が除去された孔部１４を有するグリーンシート１２を積層する。 その後、これらを圧着しセラミックおよび高融点金属がそれぞれ焼結するとと
もに密着するような温度条件で焼成することにより得ることができる。 〔作 用〕 本考案によれば、抵抗発熱部におけるセラミック外表面に凹部を設けることに
より、発熱部の絶縁性セラミックの厚みを薄くすることができることから、発熱
体から発生した熱の熱損失が低減されることにより発熱効率を高め、低消費電力
でヒータを高温に加熱することが可能となる。 また、本考案によれば、発熱部のセラミック表面全体のセラミック体を薄くす
ることなく、特に周囲の厚みを厚くし、発熱部のみ薄くなるような凹部形状とす
ることにより、発熱部の強度を低下させることなく、発熱効率のみを高めること
ができる。 本考案によれば、かかる見地から凹部９の形状を第１図に示すような円形状の
他に、第４図に示すようにその凹部の一部がヒータの端面で開放したＵ字状、あ
るいは第５図に示すような角型状、さらには第６図に示すように凹部９の強度を
補強するために梁部１６を設けることもでき、さらにはこれらの形状を組合わせ ることも当然できる。 〔考案の効果〕 以上詳述した通り、本考案のセラミックヒータによれば、強度の低下を招くこ
となくヒータの発熱効率が向上することによりヒータ自体の消費電力を低減する
ことができる。また、酸素センサ等との複合化においても加熱対象物を効率的に
加熱することができ、その性能を高めることができる。
タに関する。 〔従来技術〕 従来から、絶縁体中に発熱体を埋設してなるヒータが各種の分野で利用されて
いるが、最近に至り熱伝達性や耐蝕性、電気絶縁性に優れる点から絶縁体として
高密度アルミナ等のセラミックスを用いた、いわゆるセラミックヒータが多用さ
れつつある。 また、かかるセラミックヒータは、例えば、ヒータ付酸素センサのように、セ
ンサ部を加熱してその作動性を向上させるためにセンサ本体と一体化することも
行われている。 そこで、従来のセラミックヒータの一部切欠き斜視図を第７図に示した。 第７図によれば、セラミックヒータ２１は、基本的には、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ等の
高融点金属からなる抵抗発熱体２２をセラミック体２３上に配設することにより
形成された抵抗発熱部２４と、前記抵抗発熱体２２に電力を供給するためのリー
ド線２５が配設されたリード部２６から構成される。また、リード部２６は外部
電力供給手段に接続するための電極２７に接続される。 この抵抗発熱部２４とリード部２６は、一般にそれ自体を保護するためにセラ ミック体２３と同様なセラミック体２８により被覆されており、これにより抵抗
発熱部２４およびリード部２６はセラミック内に埋設された状態となる。 〔考案が解決しようとする問題点〕 かかる従来のセラミックヒータにおいて、発熱部２４を被覆する絶縁性セラミ
ックスは、一般に高密度のアルミナ等から構成されるが、最近に至たり、その発
熱効率の向上が要求されるとともにヒータの消費電力の低減化が望まれることか
ら、例えば、絶縁性セラミック体２３、２８としてＡｌＮ等の高熱伝導性のセラ
ミックスを採用したり、構造的に発熱体２２を被覆するセラミック体２３、２８
の厚みを薄くすることなどが提案されている。 しかしながら、セラミック体自体を高熱伝導性のものに変えることは、埋設さ
れる発熱体と熱膨張率を調整するなど、容易ではなく、またコストも高くなり経
済的でない。 また、構造的にセラミックス体の厚みを薄くすることは、セラミックヒータ自
体の強度の低下を招き、その使用条件が非常に狭くなるといった問題があった。 〔課題を解決するための手段〕 本考案者等は、上記の課題に対してヒータの構造の面から検討を加えた結果、
セラミックヒータの抵抗発熱部を絶縁性セラミック体のほぼ中心部に形成すると
ともに、発熱部に位置する絶縁性セラミックスの外表面に、絶縁性セラミック体
の厚みの１／３以下の深さの凹部を形成し、抵抗発熱体を被覆するセラミックス
体の厚みのみを薄くすることにより、セラミックヒータ自体の強度を低下させる
ことなく、発熱効率を向上できることを知見し本考案に至った 〔実施例〕 以下、本考案を第１図乃至第６図を基に説明する。 第１図は、本考案のセラミックヒータの一部切り欠き斜視図である。 第１図によれば、本考案のセラミックヒータ１は、高融点金属により形成され
た配線部２と、外配線部を埋設するためのセラミック体３，４から構成される。
また配線部２は、高融点金属が密に配設された抵抗発熱部５と、この抵抗発熱体
２に通電するためのリード部６から構成される。さらにリード部６は、外部の電
力供給手段と接続するための電極７、８に接続される。 本考案によれば、前記抵抗発熱部５が形成された部位におけるセラミック体２
の外表面に円形の凹部９が形成されている。この凹部９は、第２図の要部断面図
に示すように埋設された抵抗発熱部５が露出しない程度に形成され、具体的には
、抵抗発熱部５がセラミック体２，３のほぼ中心部に形成され、凹部の深さｌは
全体の厚みＬに対して１／３以下であることが発熱部の強度を保つために必要で
ある。 かかるセラミックヒータを作製する方法としては、例えば、第３図に示すよう
に、絶縁性セラミックグリーンシート１０の表面にＷ、Ｍｏ、Ｐｔ等の高融点金
属粉未を含有するペーストを用いてスクリーン印刷法等により抵抗発熱部１１お
よびリード部１２を形成するようなパターンを塗布するか、または上記の高融点
金属からなる金属線を配置する。グリーンシート１０上に形成された発熱部１１
およびリード部１２の上にグリーンシート１０よりも厚みの薄いグリーンシート
１３を積層し、さらにグリーンシート１３の上に図示するように発熱部１１に対
応する部分が除去された孔部１４を有するグリーンシート１２を積層する。 その後、これらを圧着しセラミックおよび高融点金属がそれぞれ焼結するとと
もに密着するような温度条件で焼成することにより得ることができる。 〔作 用〕 本考案によれば、抵抗発熱部におけるセラミック外表面に凹部を設けることに
より、発熱部の絶縁性セラミックの厚みを薄くすることができることから、発熱
体から発生した熱の熱損失が低減されることにより発熱効率を高め、低消費電力
でヒータを高温に加熱することが可能となる。 また、本考案によれば、発熱部のセラミック表面全体のセラミック体を薄くす
ることなく、特に周囲の厚みを厚くし、発熱部のみ薄くなるような凹部形状とす
ることにより、発熱部の強度を低下させることなく、発熱効率のみを高めること
ができる。 本考案によれば、かかる見地から凹部９の形状を第１図に示すような円形状の
他に、第４図に示すようにその凹部の一部がヒータの端面で開放したＵ字状、あ
るいは第５図に示すような角型状、さらには第６図に示すように凹部９の強度を
補強するために梁部１６を設けることもでき、さらにはこれらの形状を組合わせ ることも当然できる。 〔考案の効果〕 以上詳述した通り、本考案のセラミックヒータによれば、強度の低下を招くこ
となくヒータの発熱効率が向上することによりヒータ自体の消費電力を低減する
ことができる。また、酸素センサ等との複合化においても加熱対象物を効率的に
加熱することができ、その性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本考案のセラミックヒータを説明するための一部切欠き斜視図、第
２図は、第１図におけるＸ−Ｘ断面図、第３図は、本考案のセラミックヒータを
作製する方法を説明するための分解図、第４図乃至第６図は、本考案における凹
部の他の態様を示す斜視図、第７図は従来のセラミックヒータの一部切欠き斜視
図である。 １・・・セラミックヒータ ３，４・セラミック体 ５・・・抵抗発熱部 ６・・・リード部 ９・・・凹部
２図は、第１図におけるＸ−Ｘ断面図、第３図は、本考案のセラミックヒータを
作製する方法を説明するための分解図、第４図乃至第６図は、本考案における凹
部の他の態様を示す斜視図、第７図は従来のセラミックヒータの一部切欠き斜視
図である。 １・・・セラミックヒータ ３，４・セラミック体 ５・・・抵抗発熱部 ６・・・リード部 ９・・・凹部
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 高融点金属からなる抵抗発熱部と、該発熱部に電力を供給するためのリード部
を有し、該発熱部および該リード部が絶縁性セラミック体内に埋設してなるセラ
ミックヒータにおいて、前記発熱部を前記絶縁性セラミック体のほぼ中心部に形
成するとともに、前記発熱部に位置する前記絶縁性セラミック体の外表面に、前
記絶縁性セラミック体の全体厚みの１／３以下の深さの凹部を形成したことを特
徴とするセラミックヒータ。
Family
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