JP2998999B2 - セラミックヒータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの始動補助手
段であるグロープラグや、ガス、灯油等の燃料を燃焼す
る燃焼機器の着火用ヒータに使用される非酸化物セラミ
ックを用いたセラミックヒータに関するものである。
段であるグロープラグや、ガス、灯油等の燃料を燃焼す
る燃焼機器の着火用ヒータに使用される非酸化物セラミ
ックを用いたセラミックヒータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のセラミックヒータは、窒化珪素質
セラミック中に、通電を受けて発熱する発熱体を埋設し
たものが知られている。また、窒化アルミニウム中に発
熱体を埋設した技術（特開平２−１８３７１８号の公
報）も知られている。
セラミック中に、通電を受けて発熱する発熱体を埋設し
たものが知られている。また、窒化アルミニウム中に発
熱体を埋設した技術（特開平２−１８３７１８号の公
報）も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来一般的に使用され
ている窒化珪素質セラミックは、熱伝導率が低いため、
発熱体が通電されてから、発熱部が高温に達するのに、
時間がかかる。また、使用上限温度が１３００℃で、発
熱体の通電により、あるいは使用される雰囲気温度によ
り、その上限温度を越えると、表面からの酸化が極端に
進み、大気中でも酸化が進むと内部の発熱体が酸化し、
発熱体が破損する。また、例えばグロープラグとしてエ
ンジン内に使用した場合では、エロージョンにより細く
なってしまう。一方、発熱体にＷＣ、Ｗ、Ｗ合金を使用
した場合、長時間通電して発熱体の周辺温度が１５００
℃近くに達すると、Ｗが窒化珪素の粒界にある低融点マ
トリックス（融点１４００℃）と反応し、Ｗ＋ＳｉＯ2
→ＷＳｉ2 が生じて、発熱体の抵抗値が上昇し、場合に
よっては通電不良が生じる可能性があった。
ている窒化珪素質セラミックは、熱伝導率が低いため、
発熱体が通電されてから、発熱部が高温に達するのに、
時間がかかる。また、使用上限温度が１３００℃で、発
熱体の通電により、あるいは使用される雰囲気温度によ
り、その上限温度を越えると、表面からの酸化が極端に
進み、大気中でも酸化が進むと内部の発熱体が酸化し、
発熱体が破損する。また、例えばグロープラグとしてエ
ンジン内に使用した場合では、エロージョンにより細く
なってしまう。一方、発熱体にＷＣ、Ｗ、Ｗ合金を使用
した場合、長時間通電して発熱体の周辺温度が１５００
℃近くに達すると、Ｗが窒化珪素の粒界にある低融点マ
トリックス（融点１４００℃）と反応し、Ｗ＋ＳｉＯ2
→ＷＳｉ2 が生じて、発熱体の抵抗値が上昇し、場合に
よっては通電不良が生じる可能性があった。
【０００４】また、窒化アルミニウム質セラミックを使
用したセラミックヒータは、熱伝導率が良いため、発熱
部の温度を１３００℃以上にすると、セラミックヒータ
の支持部の温度が、図６の破線ハに示すように、短時間
で８００℃に上昇してしまう。このため、電極取出部分
でのろう付け箇所が酸化し、導通不良が生じてしまう。
また、熱伝導率が良いため、セラミックヒータの支持部
分から熱が逃げてしまうため、図７の破線ニに示すよう
に、消費電力が大きくなる問題点を備えていた。
用したセラミックヒータは、熱伝導率が良いため、発熱
部の温度を１３００℃以上にすると、セラミックヒータ
の支持部の温度が、図６の破線ハに示すように、短時間
で８００℃に上昇してしまう。このため、電極取出部分
でのろう付け箇所が酸化し、導通不良が生じてしまう。
また、熱伝導率が良いため、セラミックヒータの支持部
分から熱が逃げてしまうため、図７の破線ニに示すよう
に、消費電力が大きくなる問題点を備えていた。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、発熱部の発熱速度が速く、高温時
の耐酸化性に優れ、支持部の温度を低くして電極取出部
の取出部を保護し、消費電力を低く抑えることのできる
セラミックヒータの提供にある。
もので、その目的は、発熱部の発熱速度が速く、高温時
の耐酸化性に優れ、支持部の温度を低くして電極取出部
の取出部を保護し、消費電力を低く抑えることのできる
セラミックヒータの提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックヒー
タは、次の２つの技術的手段を採用した。
タは、次の２つの技術的手段を採用した。
【０００７】第１発明のセラミックヒータは、非酸化物
セラミック中に、ＷＣ、ＷまたはＷ合金を用いた発熱体
を埋設してなる。そして、前記発熱体を内部に埋設する
発熱部の前記非酸化物セラミックは、窒化アルミニウム
質セラミックで形成され、前記発熱部を支持する支持部
の前記非酸化物セラミックは、窒化珪素質セラミックで
形成される。
セラミック中に、ＷＣ、ＷまたはＷ合金を用いた発熱体
を埋設してなる。そして、前記発熱体を内部に埋設する
発熱部の前記非酸化物セラミックは、窒化アルミニウム
質セラミックで形成され、前記発熱部を支持する支持部
の前記非酸化物セラミックは、窒化珪素質セラミックで
形成される。
【０００８】第２発明のセラミックヒータは、非酸化物
セラミック中に、ＷＣ、ＷまたはＷ合金を用いた発熱体
を埋設してなる。そして、前記発熱体と接触する前記非
酸化物セラミックは、窒化アルミニウム質セラミックで
形成され、前記発熱体を埋設する発熱部を支持する支持
部の前記非酸化物セラミックは、少なくとも表面が窒化
珪素質セラミックで形成される。
セラミック中に、ＷＣ、ＷまたはＷ合金を用いた発熱体
を埋設してなる。そして、前記発熱体と接触する前記非
酸化物セラミックは、窒化アルミニウム質セラミックで
形成され、前記発熱体を埋設する発熱部を支持する支持
部の前記非酸化物セラミックは、少なくとも表面が窒化
珪素質セラミックで形成される。
【０００９】上記２つの発明は、次の実施態様を採用し
うる。前記窒化アルミニウム質セラミックと前記窒化珪
素質セラミックとの間は、両者の混合物が傾斜機能を有
して介在されて接合される。前記発熱部の前記窒化アル
ミニウム質セラミックは、全て前記窒化珪素質セラミッ
クによって覆われる。
うる。前記窒化アルミニウム質セラミックと前記窒化珪
素質セラミックとの間は、両者の混合物が傾斜機能を有
して介在されて接合される。前記発熱部の前記窒化アル
ミニウム質セラミックは、全て前記窒化珪素質セラミッ
クによって覆われる。
【００１０】
【作用および発明の効果】上記２つの発明は、次の作用
および発明の効果を奏する。
および発明の効果を奏する。
【００１１】発熱体が埋設された発熱部分は、熱伝導率
の高い窒化アルミニウム質セラミックで形成されるた
め、発熱体が通電されてから発熱部分の表面が高温に達
するまでの時間が、窒化珪素質セラミックを用いた従来
技術に比較して短くなる。
の高い窒化アルミニウム質セラミックで形成されるた
め、発熱体が通電されてから発熱部分の表面が高温に達
するまでの時間が、窒化珪素質セラミックを用いた従来
技術に比較して短くなる。
【００１２】発熱体が埋設された発熱部は、高熱時にお
ける耐酸化性に優れる窒化アルミニウム質セラミックで
形成されるため、窒化珪素質セラミックを用いた従来技
術に比較して高温に晒されても内部への酸化が阻止され
る。この結果、セラミック内に埋設された発熱体の酸化
が抑えられ、発熱体の破損を防ぐことができる。
ける耐酸化性に優れる窒化アルミニウム質セラミックで
形成されるため、窒化珪素質セラミックを用いた従来技
術に比較して高温に晒されても内部への酸化が阻止され
る。この結果、セラミック内に埋設された発熱体の酸化
が抑えられ、発熱体の破損を防ぐことができる。
【００１３】発熱体にＷＣ、ＷまたはＷ合金を使用して
も、発熱体を埋設する窒化アルミニウム質セラミック
は、粒界成分が少なく、かつＳｉを含んでいないため、
ＷＳｉ 2 の生成がなく、高温状態でも発熱体の抵抗値の
上昇がなく、安定している。
も、発熱体を埋設する窒化アルミニウム質セラミック
は、粒界成分が少なく、かつＳｉを含んでいないため、
ＷＳｉ 2 の生成がなく、高温状態でも発熱体の抵抗値の
上昇がなく、安定している。
【００１４】発熱部を支持する支持部は、熱伝導率の低
い窒化珪素質セラミックで形成されるため、発熱部が高
温になっても支持部の電極取出部が低い温度に抑えられ
る。このため、支持部のろう付け等の破損が防がれる。
また、発熱体の発生した熱が支持部から逃げないため、
支持部までを窒化アルミニウム質セラミックで形成した
従来技術に比較して、発熱体の消費電力を低く抑えるこ
とができる。
い窒化珪素質セラミックで形成されるため、発熱部が高
温になっても支持部の電極取出部が低い温度に抑えられ
る。このため、支持部のろう付け等の破損が防がれる。
また、発熱体の発生した熱が支持部から逃げないため、
支持部までを窒化アルミニウム質セラミックで形成した
従来技術に比較して、発熱体の消費電力を低く抑えるこ
とができる。
【００１５】なお、窒化アルミニウム質セラミックと窒
化珪素質セラミックとの間を、傾斜機能を持たせた両者
の混合物を介在されて接合することにより、熱膨張率の
異なる２種のセラミックを強固に接合することができ
る。
化珪素質セラミックとの間を、傾斜機能を持たせた両者
の混合物を介在されて接合することにより、熱膨張率の
異なる２種のセラミックを強固に接合することができ
る。
【００１６】また、発熱部の窒化アルミニウム質セラミ
ックの表面を窒化珪素質セラミックで覆うことにより、
非酸化物セラミックが複合化し、常温時および発熱時に
おけるセラミックヒータの曲強度が向上する。
ックの表面を窒化珪素質セラミックで覆うことにより、
非酸化物セラミックが複合化し、常温時および発熱時に
おけるセラミックヒータの曲強度が向上する。
【００１７】
【実施例】次に、本発明のセラミックヒータを、図に示
す一実施例に基づき説明する。
す一実施例に基づき説明する。
【００１８】〔実施例の構成〕図１ないし図７は第１発
明を採用した第１実施例を示すもので、図１はセラミッ
クヒータの生の状態での分解斜視図、図２は焼結後のセ
ラミックヒータの斜視図を示す。セラミックヒータ１
は、非酸化物セラミック２中に、通電によって発熱する
発熱体３を埋設したものである。
明を採用した第１実施例を示すもので、図１はセラミッ
クヒータの生の状態での分解斜視図、図２は焼結後のセ
ラミックヒータの斜視図を示す。セラミックヒータ１
は、非酸化物セラミック２中に、通電によって発熱する
発熱体３を埋設したものである。
【００１９】セラミックヒータ１は、２枚の未焼結セラ
ミック板４によって発熱体３を挟み、発熱体３を挟んだ
状態で焼結したもので、発熱体３を埋設した発熱部５が
窒化アルミニウム質セラミック６で、電極取出し側の支
持部７が窒化珪素質セラミック８で、この窒化アルミニ
ウム質セラミック６と窒化珪素質セラミック８とは、傾
斜機能を有した両者の混合物９を介して接合されてい
る。
ミック板４によって発熱体３を挟み、発熱体３を挟んだ
状態で焼結したもので、発熱体３を埋設した発熱部５が
窒化アルミニウム質セラミック６で、電極取出し側の支
持部７が窒化珪素質セラミック８で、この窒化アルミニ
ウム質セラミック６と窒化珪素質セラミック８とは、傾
斜機能を有した両者の混合物９を介して接合されてい
る。
【００２０】セラミックヒータ１の製造方法を簡単に説
明する。 ａ）本実施例の窒化アルミニウム質セラミック６は、粒
界成分が２vol ％以下で、熱伝導率が１２０Ｗ／ｍＫ以
上のもので、この窒化アルミニウム質セラミック６を形
成するために、平均粒径１．０μｍのＡｌＮ粉末１００
ｗｔ％に対して、平均粒径１．０μｍのＹ2 ０ 3粉末２
ｗｔ％を加え、さらにバインダーとしてワックス３ｗｔ
％を加え、エチルアルコール中で４時間混合し、この泥
体を噴霧乾燥により造粒し、平均粒径６０μｍの流動性
の良い第１造粒粉末を作る。 ｂ）窒化珪素質セラミック８を形成するために、平均粒
径１．０μｍのＳｉ3 Ｎ4 粉末１００ｗｔ％に対して、
平均粒径１．０μｍのＹ2 ０ 3粉末３ｗｔ％と平均粒径
１．０μｍのＡｌ2 ０ 3粉末３ｗｔ％を加え、さらにバ
インダーとしてワックス３ｗｔ％を加え、エチルアルコ
ール中で４時間混合し、この泥体を噴霧乾燥により造粒
し、平均粒径６０μｍの流動性の良い第２造粒粉末を作
る。 ｃ）上記の第１造粒粉末と第２造粒粉末を用いて、３種
の混合物９（Ｓｉ3Ｎ 4 ／ＡｌＮ＝２５／７５、５０／
５０、７５／２５）を作り、それぞれをＶ型ミキサーで
混合し、Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＡｌＮ＝２５／７５の第３造粒粉
末と、Ｓｉ3 Ｎ 4 ／ＡｌＮ＝５０／５０の第４造粒粉末
と、Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＡｌＮ＝７５／２５の第５造粒粉末と
を作る。 ｄ）上記によって作られた第１〜第５造粒粉末を、それ
ぞれ図３に示すような形状に形成し、図４に示すよう
に、第１造粒粉末体１０、第３造粒粉末体１１、第４造
粒粉末体１２、第５造粒粉末体１３、第２造粒粉末体１
４の順で配されてプレス成形によって一体化し、図４に
示すような未焼結セラミック板４を作成する。 ｅ）本実施例の発熱体３はφ０．２のＷコイル（Ｗ純度
９９．９９％）で、両端に通電用のリード電極１５（φ
０．４のＷコイル、Ｗ純度９９．９９％）が接続されて
いる（図５参照）。このリード電極１５を含む発熱体３
は、図１に示すように、一方の未焼結セラミック板４の
上に搭載され、他方の未焼結セラミック板４を重ね、
ｄ）のプレス成形圧より高い圧力を加えて一体化する。 ｆ）一体化した成形体を、６００℃で１時間、Ｎ2 ガス
中で樹脂抜きし、この成形体の表面に剥型剤であるＢＮ
を均一に塗布する。 ｇ）ＢＮが塗布された成形体を、ホットプレスカーボン
型にセットし、ホットプレス条件は、圧力２５０ｋｇ／
ｃｍ2 、１８００℃で１時間保持し、焼成体を得る。 ｈ）この焼結体をセンタレスで外周を研磨し、リード電
極１５が露出するようにするとともに、発熱部５の先端
を球面状に仕上げ、先端部の温度分布を均一にする。
明する。 ａ）本実施例の窒化アルミニウム質セラミック６は、粒
界成分が２vol ％以下で、熱伝導率が１２０Ｗ／ｍＫ以
上のもので、この窒化アルミニウム質セラミック６を形
成するために、平均粒径１．０μｍのＡｌＮ粉末１００
ｗｔ％に対して、平均粒径１．０μｍのＹ2 ０ 3粉末２
ｗｔ％を加え、さらにバインダーとしてワックス３ｗｔ
％を加え、エチルアルコール中で４時間混合し、この泥
体を噴霧乾燥により造粒し、平均粒径６０μｍの流動性
の良い第１造粒粉末を作る。 ｂ）窒化珪素質セラミック８を形成するために、平均粒
径１．０μｍのＳｉ3 Ｎ4 粉末１００ｗｔ％に対して、
平均粒径１．０μｍのＹ2 ０ 3粉末３ｗｔ％と平均粒径
１．０μｍのＡｌ2 ０ 3粉末３ｗｔ％を加え、さらにバ
インダーとしてワックス３ｗｔ％を加え、エチルアルコ
ール中で４時間混合し、この泥体を噴霧乾燥により造粒
し、平均粒径６０μｍの流動性の良い第２造粒粉末を作
る。 ｃ）上記の第１造粒粉末と第２造粒粉末を用いて、３種
の混合物９（Ｓｉ3Ｎ 4 ／ＡｌＮ＝２５／７５、５０／
５０、７５／２５）を作り、それぞれをＶ型ミキサーで
混合し、Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＡｌＮ＝２５／７５の第３造粒粉
末と、Ｓｉ3 Ｎ 4 ／ＡｌＮ＝５０／５０の第４造粒粉末
と、Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＡｌＮ＝７５／２５の第５造粒粉末と
を作る。 ｄ）上記によって作られた第１〜第５造粒粉末を、それ
ぞれ図３に示すような形状に形成し、図４に示すよう
に、第１造粒粉末体１０、第３造粒粉末体１１、第４造
粒粉末体１２、第５造粒粉末体１３、第２造粒粉末体１
４の順で配されてプレス成形によって一体化し、図４に
示すような未焼結セラミック板４を作成する。 ｅ）本実施例の発熱体３はφ０．２のＷコイル（Ｗ純度
９９．９９％）で、両端に通電用のリード電極１５（φ
０．４のＷコイル、Ｗ純度９９．９９％）が接続されて
いる（図５参照）。このリード電極１５を含む発熱体３
は、図１に示すように、一方の未焼結セラミック板４の
上に搭載され、他方の未焼結セラミック板４を重ね、
ｄ）のプレス成形圧より高い圧力を加えて一体化する。 ｆ）一体化した成形体を、６００℃で１時間、Ｎ2 ガス
中で樹脂抜きし、この成形体の表面に剥型剤であるＢＮ
を均一に塗布する。 ｇ）ＢＮが塗布された成形体を、ホットプレスカーボン
型にセットし、ホットプレス条件は、圧力２５０ｋｇ／
ｃｍ2 、１８００℃で１時間保持し、焼成体を得る。 ｈ）この焼結体をセンタレスで外周を研磨し、リード電
極１５が露出するようにするとともに、発熱部５の先端
を球面状に仕上げ、先端部の温度分布を均一にする。
【００２１】以上によって、外部リード（図示しない）
が接続される前のセラミックヒータ１が形成される。な
お、セラミックヒータ１は、電極間抵抗値が１３０ｍΩ
であった。
が接続される前のセラミックヒータ１が形成される。な
お、セラミックヒータ１は、電極間抵抗値が１３０ｍΩ
であった。
【００２２】〔実施例の作用と効果〕本実施例のセラミ
ックヒータ１は、発熱部５の窒化アルミニウム質セラミ
ック６は、熱伝導率が高い（１７０Ｗ／ｍＫ）ため、発
熱部５の温度上昇性に優れる。具体的に、本実施例のセ
ラミックヒータ１は、各リード電極１５に１２ボルトを
印加した際の発熱部５の昇温速度は印加後１秒後で９０
０℃に達し、１５秒後で１５００℃に達した。
ックヒータ１は、発熱部５の窒化アルミニウム質セラミ
ック６は、熱伝導率が高い（１７０Ｗ／ｍＫ）ため、発
熱部５の温度上昇性に優れる。具体的に、本実施例のセ
ラミックヒータ１は、各リード電極１５に１２ボルトを
印加した際の発熱部５の昇温速度は印加後１秒後で９０
０℃に達し、１５秒後で１５００℃に達した。
【００２３】本実施例のセラミックヒータ１は、発熱部
５の表面温度を１３００℃に維持する場合、図６の実線
イに示すように、通電後の支持部７の温度が５００℃に
抑えられる。この結果、支持部７を強制冷却しなくて
も、リード電極１５の接続部分のろう付けの酸化を防
ぎ、リード電極１５の接続部分における通電不良の発生
を防ぐことができる。
５の表面温度を１３００℃に維持する場合、図６の実線
イに示すように、通電後の支持部７の温度が５００℃に
抑えられる。この結果、支持部７を強制冷却しなくて
も、リード電極１５の接続部分のろう付けの酸化を防
ぎ、リード電極１５の接続部分における通電不良の発生
を防ぐことができる。
【００２４】また、図７の実線ロに示すように、一定電
圧で発熱部５の表面温度を一定（１０００℃）に保つ場
合の消費電力は、従来に比較して１０ワットほど抑える
ことができる。これは、支持部７が熱伝導率の低い窒化
珪素質セラミック８（１７Ｗ／ｍＫ）であったため、支
持部７から熱が逃げるのを防げるためである。
圧で発熱部５の表面温度を一定（１０００℃）に保つ場
合の消費電力は、従来に比較して１０ワットほど抑える
ことができる。これは、支持部７が熱伝導率の低い窒化
珪素質セラミック８（１７Ｗ／ｍＫ）であったため、支
持部７から熱が逃げるのを防げるためである。
【００２５】窒化アルミニウム質セラミック６の熱膨張
率（４．４×１０6 ；室温〜８００℃）が、発熱部５の
Ｗの熱膨張率（５．０５×１０6 ；室温〜８００℃）に
近いため、発熱体３と窒化アルミニウム質セラミック６
との熱膨張率差によるセラミックヒータ１の破損を防ぐ
ことができる。
率（４．４×１０6 ；室温〜８００℃）が、発熱部５の
Ｗの熱膨張率（５．０５×１０6 ；室温〜８００℃）に
近いため、発熱体３と窒化アルミニウム質セラミック６
との熱膨張率差によるセラミックヒータ１の破損を防ぐ
ことができる。
【００２６】発熱体３を埋設する窒化アルミニウム質セ
ラミック６は、粒界成分が少なく、かつＳｉを含んでい
ないため、発熱体３にＷを用いてもＷＳｉ2の生成がな
い。この結果、高温状態でもＷの抵抗値の上昇がなく、
安定している。
ラミック６は、粒界成分が少なく、かつＳｉを含んでい
ないため、発熱体３にＷを用いてもＷＳｉ2の生成がな
い。この結果、高温状態でもＷの抵抗値の上昇がなく、
安定している。
【００２７】発熱体３を埋設する窒化アルミニウム質セ
ラミック６は耐酸化性に優れるため、高温に晒されても
内部への酸化が阻止される。この結果、セラミック内に
埋設された発熱体３の酸化が抑えられ、発熱体３の破損
を防ぐことができる。また、グロープラグとしてエンジ
ンに装着されても、エロージョンにより細くなることが
防がれる。
ラミック６は耐酸化性に優れるため、高温に晒されても
内部への酸化が阻止される。この結果、セラミック内に
埋設された発熱体３の酸化が抑えられ、発熱体３の破損
を防ぐことができる。また、グロープラグとしてエンジ
ンに装着されても、エロージョンにより細くなることが
防がれる。
【００２８】窒化アルミニウム質セラミック６と窒化珪
素質セラミック８との間を、傾斜機能を持たせた両者の
混合物９を介在されて接合したため、熱膨張率の異なる
２種のセラミックを強固に接合することができる。
素質セラミック８との間を、傾斜機能を持たせた両者の
混合物９を介在されて接合したため、熱膨張率の異なる
２種のセラミックを強固に接合することができる。
【００２９】〔第２実施例〕図８および図９は、第１発
明を採用した第２実施例を示すもので、図８はセラミッ
クヒータ１の分解斜視図、図９はセラミックヒータ１の
斜視図である。
明を採用した第２実施例を示すもので、図８はセラミッ
クヒータ１の分解斜視図、図９はセラミックヒータ１の
斜視図である。
【００３０】本実施例のセラミックヒータ１は、発熱体
３がＷＣ、ＷまたはＷ合金等の薄い層で、両端にＷの層
が重ねられてリード電極１５が形成されている。また、
本実施例のセラミックヒータ１は、発熱部５を含めて角
柱体形状を呈する。
３がＷＣ、ＷまたはＷ合金等の薄い層で、両端にＷの層
が重ねられてリード電極１５が形成されている。また、
本実施例のセラミックヒータ１は、発熱部５を含めて角
柱体形状を呈する。
【００３１】本実施例のセラミックヒータ１の製造方法
を簡単に説明する。本実施例のセラミックヒータ１は、
第１実施例の製造方法で示したｅ）の工程を、次のｉ）
の工程に置き換えたものである。
を簡単に説明する。本実施例のセラミックヒータ１は、
第１実施例の製造方法で示したｅ）の工程を、次のｉ）
の工程に置き換えたものである。
【００３２】ｉ）ＷＣ粉末（純度９９．５％、平均粒度
１．３μｍ）８０ｗｔ％と、窒化アルミニウム粉末（純
度９９．９％、平均粒度１．０μｍ）２０ｗｔ％とを、
アセトンを媒体として混合し、バインダーとしてブチル
カルビドールで８００ポイズに粘調したペーストを作成
する。そして、プレス成形によって一体化した未焼結セ
ラミック板４の表面に、例えば４０μｍの厚さで図８に
示すようにスクリーン印刷する。次いで、リード電極１
５を形成するＷペースト（Ｗ粉末に有機バインダーを加
えて練り合わせたペースト）を、発熱体３の両端に重ね
られてスクリーン印刷する。続いて、他方の未焼結セラ
ミック板４を重ね、高い圧力を加えて一体化する。その
後、第１実施例のｆ）の工程へ進み、図９に示すように
外部リードが接続される前のセラミックヒータ１が形成
される。
１．３μｍ）８０ｗｔ％と、窒化アルミニウム粉末（純
度９９．９％、平均粒度１．０μｍ）２０ｗｔ％とを、
アセトンを媒体として混合し、バインダーとしてブチル
カルビドールで８００ポイズに粘調したペーストを作成
する。そして、プレス成形によって一体化した未焼結セ
ラミック板４の表面に、例えば４０μｍの厚さで図８に
示すようにスクリーン印刷する。次いで、リード電極１
５を形成するＷペースト（Ｗ粉末に有機バインダーを加
えて練り合わせたペースト）を、発熱体３の両端に重ね
られてスクリーン印刷する。続いて、他方の未焼結セラ
ミック板４を重ね、高い圧力を加えて一体化する。その
後、第１実施例のｆ）の工程へ進み、図９に示すように
外部リードが接続される前のセラミックヒータ１が形成
される。
【００３３】〔第３実施例〕図１０ないし図１３は、第
２発明を採用した第３実施例を示すもので、図１０はセ
ラミックヒータ１の分解斜視図、図１１はセラミックヒ
ータ１の斜視図である。
２発明を採用した第３実施例を示すもので、図１０はセ
ラミックヒータ１の分解斜視図、図１１はセラミックヒ
ータ１の斜視図である。
【００３４】本実施例のセラミックヒータ１は、発熱体
３にＷＣ、ＷやＷ合金（例えばＷＲｅ）を用いたもの
で、発熱体３と接触する非酸化物セラミック２は、窒化
アルミニウム質セラミック６で形成され、発熱体３を覆
う窒化アルミニウム質セラミック６（発熱部５の窒化ア
ルミニウム質セラミック６）の表面は、全て窒化珪素質
セラミック８で覆われる。また、支持部７の非酸化物セ
ラミック２は、表面が窒化珪素質セラミック８で形成さ
れ、内部が窒化アルミニウム質セラミック６で形成され
ている。つまり、本実施例のセラミックヒータ１は、図
１０に示すように、内側が窒化アルミニウム質セラミッ
ク６で設けられ、外側が窒化アルミニウム質セラミック
６を覆うように窒化珪素質セラミック８を形成したもの
である。
３にＷＣ、ＷやＷ合金（例えばＷＲｅ）を用いたもの
で、発熱体３と接触する非酸化物セラミック２は、窒化
アルミニウム質セラミック６で形成され、発熱体３を覆
う窒化アルミニウム質セラミック６（発熱部５の窒化ア
ルミニウム質セラミック６）の表面は、全て窒化珪素質
セラミック８で覆われる。また、支持部７の非酸化物セ
ラミック２は、表面が窒化珪素質セラミック８で形成さ
れ、内部が窒化アルミニウム質セラミック６で形成され
ている。つまり、本実施例のセラミックヒータ１は、図
１０に示すように、内側が窒化アルミニウム質セラミッ
ク６で設けられ、外側が窒化アルミニウム質セラミック
６を覆うように窒化珪素質セラミック８を形成したもの
である。
【００３５】本実施例のセラミックヒータ１の製造方法
を簡単に説明する。本実施例のセラミックヒータ１は、
第１実施例の製造方法で示したｃ）、ｄ）の工程を、次
のｊ）の工程に置き換えたものである。ｊ）窒化珪素の
流動性造粒粉末を、図１２に示すような形状に形成し、
次いでこのプレス成形体の中央に形成された溝１６に、
窒化アルミニウムの流動性造粒粉末を入れ、プレス成形
で一体化する。その後、第１実施例のｅ）の工程へ進ん
でセラミックヒータ１が形成される。
を簡単に説明する。本実施例のセラミックヒータ１は、
第１実施例の製造方法で示したｃ）、ｄ）の工程を、次
のｊ）の工程に置き換えたものである。ｊ）窒化珪素の
流動性造粒粉末を、図１２に示すような形状に形成し、
次いでこのプレス成形体の中央に形成された溝１６に、
窒化アルミニウムの流動性造粒粉末を入れ、プレス成形
で一体化する。その後、第１実施例のｅ）の工程へ進ん
でセラミックヒータ１が形成される。
【００３６】本実施例のセラミックヒータ１は、窒化ア
ルミニウム質セラミック６を窒化珪素質セラミック８で
覆うことにより、非酸化物セラミック２が複合化し、常
温時および発熱時におけるセラミックヒータ１の曲強度
が向上する。具体的には、窒化アルミニウム質セラミッ
クのみで形成したセラミックヒータの曲強度は、常温で
３５ｋｇ／ｍｍ2 、１２００℃で３５ｋｇ／ｍｍ2 であ
ったのに対し、窒化アルミニウム質セラミック６の表面
に窒化珪素質セラミック８を覆った本実施例のセラミッ
クヒータ１の曲強度は、常温で９０ｋｇ／ｍｍ2 、１２
００℃で７５ｋｇ／ｍｍ2 と、大きく強度が向上した。
なお、試料サイズはφ３．５×３７ｍｍで、スパン２０
ｍｍ３点曲強度で測定した。
ルミニウム質セラミック６を窒化珪素質セラミック８で
覆うことにより、非酸化物セラミック２が複合化し、常
温時および発熱時におけるセラミックヒータ１の曲強度
が向上する。具体的には、窒化アルミニウム質セラミッ
クのみで形成したセラミックヒータの曲強度は、常温で
３５ｋｇ／ｍｍ2 、１２００℃で３５ｋｇ／ｍｍ2 であ
ったのに対し、窒化アルミニウム質セラミック６の表面
に窒化珪素質セラミック８を覆った本実施例のセラミッ
クヒータ１の曲強度は、常温で９０ｋｇ／ｍｍ2 、１２
００℃で７５ｋｇ／ｍｍ2 と、大きく強度が向上した。
なお、試料サイズはφ３．５×３７ｍｍで、スパン２０
ｍｍ３点曲強度で測定した。
【００３７】なお、本実施例では発熱体３にコイルを用
いた例を示したが、第２実施例に示したように、発熱体
３を印刷技術によって非酸化物セラミック２内に埋設さ
せても良い。また、支持部７は、内部から全て窒化珪素
質セラミック８で形成しても良い。さらに、発熱部５
は、窒化珪素質セラミック８で覆わなくても良い。ま
た、部分的に覆っても良い。
いた例を示したが、第２実施例に示したように、発熱体
３を印刷技術によって非酸化物セラミック２内に埋設さ
せても良い。また、支持部７は、内部から全て窒化珪素
質セラミック８で形成しても良い。さらに、発熱部５
は、窒化珪素質セラミック８で覆わなくても良い。ま
た、部分的に覆っても良い。
【００３８】〔変形例〕セラミックヒータの表面に、Ｓ
ｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、サイアロンなどの耐食性の材料をコ
ーティングして、耐久性の向上を図っても良い。グロー
プラグに用いられるセラミックヒータに本発明を適応し
た例を示したが、ファンヒータの石油霧化用のセラミッ
クヒータや、キャブレター加熱用のセラミックヒータに
本発明を適応しても良い。本実施例では、発熱体をコイ
ル、または印刷によって設けたが、発熱体をシート状に
設けてセラミック内に埋設しても良い。図中に示す材質
や数値、形状、製造方法は、一例を示したものであっ
て、本発明は実施例の材質や数値、形状、製造方法に限
定されるものではない。
ｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、サイアロンなどの耐食性の材料をコ
ーティングして、耐久性の向上を図っても良い。グロー
プラグに用いられるセラミックヒータに本発明を適応し
た例を示したが、ファンヒータの石油霧化用のセラミッ
クヒータや、キャブレター加熱用のセラミックヒータに
本発明を適応しても良い。本実施例では、発熱体をコイ
ル、または印刷によって設けたが、発熱体をシート状に
設けてセラミック内に埋設しても良い。図中に示す材質
や数値、形状、製造方法は、一例を示したものであっ
て、本発明は実施例の材質や数値、形状、製造方法に限
定されるものではない。
【図１】第１実施例のセラミックヒータの分解斜視図で
ある。
ある。
【図２】第１実施例のセラミックヒータの斜視図であ
る。
る。
【図３】第１実施例の未焼結セラミック板の分解斜視図
である。
である。
【図４】第１実施例の未焼結セラミック板の斜視図であ
る。
る。
【図５】第１実施例の発熱体の斜視図である。
【図６】支持部の温度上昇を示したグラフである。
【図７】消費電力を示したグラフである。
【図８】第２実施例のセラミックヒータの分解斜視図で
ある。
ある。
【図９】第２実施例のセラミックヒータの斜視図であ
る。
る。
【図１０】第３実施例のセラミックヒータの分解斜視図
である。
である。
【図１１】第３実施例のセラミックヒータの斜視図であ
る。
る。
【図１２】第３実施例の窒化珪素による未焼結セラミッ
ク板の斜視図である。
ク板の斜視図である。
【図１３】第３実施例の未焼結セラミック板の斜視図で
ある。
ある。
１ セラミックヒータ ２ 非酸化物セラミック ３ 発熱体 ５ 発熱部 ６ 窒化アルミニウム質セラミック ７ 支持部 ８ 窒化珪素質セラミック ９ 混合物（傾斜機能）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩井 祐和 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特 殊陶業株式会社内 (72)発明者 掘木 公則 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特 殊陶業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−183718（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−60126（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−174172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−81787（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−62718（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−196484（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 3/14 F23Q 7/00 H05B 3/18 H05B 3/20
Claims (4)
- 【請求項１】 非酸化物セラミック中に、ＷＣ、Ｗまた
はＷ合金を用いた発熱体を埋設したセラミックヒータに
おいて、前記発熱体を内部に埋設する発熱部の前記非酸
化物セラミックは、窒化アルミニウム質セラミックで形
成され、前記発熱部を支持する支持部の前記非酸化物セ
ラミックは、窒化珪素質セラミックで形成されたことを
特徴とするセラミックヒータ。 - 【請求項２】 非酸化物セラミック中に，ＷＣ、Ｗまた
はＷ合金を用いた発熱体を埋設したセラミックヒータに
おいて、前記発熱体と接触する前記非酸化物セラミック
は、窒化アルミニウム質セラミックで形成され、前記発
熱体を埋設する発熱部を支持する支持部の前記非酸化物
セラミックは、少なくとも表面が窒化珪素質セラミック
で形成されたことを特徴とするセラミックヒータ。 - 【請求項３】 前記窒化アルミニウム質セラミックと前
記窒化珪素質セラミックとの間は、両者の混合物が傾斜
機能を有して介在されて接合された、請求項１または請
求項２のセラミックヒータ。 - 【請求項４】 前記発熱部の前記窒化アルミニウム質セ
ラミックは、全て前記窒化珪素質セラミックによって覆
われた、請求項１ないし請求項３のセラミックヒータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2078791A JP2998999B2 (ja) | 1991-02-14 | 1991-02-14 | セラミックヒータ |
| US07/832,315 US5264681A (en) | 1991-02-14 | 1992-02-07 | Ceramic heater |
| DE4204288A DE4204288C2 (de) | 1991-02-14 | 1992-02-13 | Elektrische Heizvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2078791A JP2998999B2 (ja) | 1991-02-14 | 1991-02-14 | セラミックヒータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04259781A JPH04259781A (ja) | 1992-09-16 |
| JP2998999B2 true JP2998999B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=12036815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2078791A Expired - Fee Related JP2998999B2 (ja) | 1991-02-14 | 1991-02-14 | セラミックヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2998999B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009121807A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Robert Bosch Gmbh | 減少されたヒーター間隔を有するセラミックグロープラグ |
| JP2015197990A (ja) * | 2014-04-01 | 2015-11-09 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックヒータ |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4555151B2 (ja) * | 2004-06-25 | 2010-09-29 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックヒータ、およびそのセラミックヒータを備えたグロープラグ |
| CN103024954B (zh) * | 2012-12-10 | 2014-09-10 | 冷水江市明玉陶瓷工具有限责任公司 | 一种氮化硅复合陶瓷发热体材料及其制备方法 |
-
1991
- 1991-02-14 JP JP2078791A patent/JP2998999B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009121807A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Robert Bosch Gmbh | 減少されたヒーター間隔を有するセラミックグロープラグ |
| JP2015197990A (ja) * | 2014-04-01 | 2015-11-09 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックヒータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04259781A (ja) | 1992-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |