JP3087012B2 - Ceramic heater - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、主としてディーゼル
エンジンの低温始動時における燃料の着火や燃焼機器の
着火及び酸素センサーの活性化に使用されるセラミック
ヒーターの構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a ceramic heater mainly used for igniting a fuel, igniting a combustion device and activating an oxygen sensor at the time of a low temperature start of a diesel engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、主としてディーゼルエンジンの低
温始動時における燃料の着火や燃焼機器の着火及び酸素
センサーの活性化に使用されるセラミックヒーターに
は、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）を主成分とする絶
縁体シート上にタングステン（Ｗ）或はモリブデン（Ｍ
ｏ）等の粉末によりヒートパターンを印刷すると共に棒
状に成形した後、焼成することにより、特に酸素センサ
ー用のセラミックヒーターとしてなるものや、窒化珪素
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分とする絶縁体シート上に、タン
グステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属粉末によ
りヒートパターンを印刷すると共に適宜ヒーターの形状
に成形した後、焼成することでセラミックヒーターとし
てなるものの他、レニウム（Ｒｅ）−タングステン
（Ｗ）合金線材を巻回してコイル状とし、このコイル状
としたレニウム（Ｒｅ）−タングステン（Ｗ）合金線材
を窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 燃焼体）基体中に内蔵して発熱
体とするセラミックヒーターが一般的に知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a ceramic heater mainly used for igniting fuel at the time of starting a diesel engine at a low temperature, igniting a combustion device, and activating an oxygen sensor contains aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as a main component. Tungsten (W) or molybdenum (M)
o) Printing a heat pattern with powder such as o) and shaping it into a bar shape, followed by firing to produce a ceramic heater, especially for an oxygen sensor, or an insulator containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a main component. A heat pattern is printed on a sheet with a metal powder such as tungsten (W) or molybdenum (Mo), and the sheet is appropriately shaped into a heater shape, and then fired to form a ceramic heater, as well as rhenium (Re) -tungsten. A (W) alloy wire is wound into a coil shape, and the coiled rhenium (Re) -tungsten (W) alloy wire is built into a silicon nitride (Si 3 N 4 combustion body) base to form a heating element. Ceramic heaters are generally known.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のものにおいて、主としてディーゼルエンジンの低
温始動時における燃料の着火や燃焼機器の着火などに使
用されるセラミックヒーターにおいて、酸化アルミニウ
ム（Ａｌ2 Ｏ3 ）を主成分とする絶縁体シート上にヒー
トパターンを印刷すると共に棒状に成形した後、焼成す
ることにより、特に酸素センサー用のセラミックヒータ
ーとしてなるものの場合、タングステン（Ｗ）或はモリ
ブデン（Ｍｏ）等により印刷するヒートパターンを用い
るものとすることでセラミックヒーターとしての製造コ
スト自体は引き下げることが可能となるが、ヒータパタ
ーンを印刷する絶縁体シートが酸化アルミニウム（Ａｌ
2 Ｏ3 ）を主成分とするものであるため耐熱衝撃性が低
く、セラミックヒーターにおいて急速な昇温を実施する
とセラミックヒーターを構成する絶縁体シート自体が破
損し易くなるという問題を有するものとなる。However, in the conventional heater described above, aluminum oxide (Al 2 O 3) is mainly used in a ceramic heater used for igniting a fuel or igniting a combustion device when a diesel engine is started at a low temperature. ) Is formed by printing a heat pattern on an insulating sheet mainly composed of) and forming the rod into a rod shape, followed by firing. In particular, in the case of a ceramic heater for an oxygen sensor, tungsten (W) or molybdenum (Mo) is used. By using a heat pattern to be printed by a method such as that described above, the manufacturing cost itself as a ceramic heater can be reduced, but the insulator sheet on which the heater pattern is printed is made of aluminum oxide (Al).
Since it is mainly composed of 2 O 3 ), the thermal shock resistance is low, and when the temperature is rapidly increased in the ceramic heater, the insulator sheet itself constituting the ceramic heater is easily damaged. .
【０００４】更に、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分と
する絶縁体シート上において、タングステン（Ｗ）、モ
リブデン（Ｍｏ）等の粉末によりヒートパターンを印刷
すると共に適宜ヒーターの形状に成形した後、焼成する
ことでセラミックヒーターとしてなるものでは、ヒート
パターンを印刷する絶縁体シートに窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4
）を使用するものであるため、絶縁体シート自体の耐
熱衝撃性は向上するものとなり、急速な昇温を実施して
もセラミックヒーターを構成する絶縁体シート自体の熱
衝撃による破損は確実に解消できるが、発熱するヒート
パターンがタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等
の粉末により印刷されるものであるため、通電による自
己発熱量が十分に確保できず、ディーゼルエンジンの低
温始動時における始動性能が低下してしまう問題があ
る。Further, on an insulator sheet mainly composed of silicon nitride (Si 3 N 4 ), a heat pattern is printed with a powder of tungsten (W), molybdenum (Mo) or the like, and is appropriately shaped into a heater. Then, in the case where the ceramic heater is formed by firing, silicon nitride (Si 3 N 4) is formed on the insulating sheet on which the heat pattern is printed.
), The thermal shock resistance of the insulator sheet itself is improved, and even if the temperature is rapidly increased, the insulator sheet itself, which constitutes the ceramic heater, will not be damaged by the thermal shock. However, since the heat pattern that generates heat is printed with powder of tungsten (W), molybdenum (Mo), etc., it is not possible to secure a sufficient amount of self-heating by energization, and the starting performance of a diesel engine at a low temperature start. Is reduced.
【０００５】一方、レニウム（Ｒｅ）−タングステン
（Ｗ）合金線材を巻回してコイル状とし、このコイル状
としたレニウム（Ｒｅ）−タングステン（Ｗ）合金線材
からなる発熱体を窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）基体中に内蔵
して、又はレニウム（Ｒｅ）−タングステン（Ｗ）の合
金粉末により窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）よりなるセラミッ
クシート上に印刷されるヒートパターンをもって発熱体
とするセラミックヒーターの場合は、セラミックヒータ
ーを構成する窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）基体中に内蔵され
る発熱体、すなわちコイル状としたレニウム（Ｒｅ）−
タングステン（Ｗ）合金線材、又はレニウム（Ｒｅ）−
タングステン（Ｗ）の合金粉末により印刷されるヒート
パターンは、通電によって発生する自己発熱が極めて高
温となるためディーゼルエンジンの低温始動時における
吸入空気の予熱あるいは燃料の着火には適するものであ
ると共に、窒化珪素自体が耐熱衝撃性が高いため破損な
どを確実に防止することができるが、このコイル状とし
たレニウム（Ｒｅ）−タングステン（Ｗ）合金線材、又
はレニウム（Ｒｅ）−タングステン（Ｗ）の合金粉末に
より印刷されるヒートパターンからなる発熱体への通電
に伴う高温状態が長時間持続された場合には、コイル状
としたレニウム（Ｒｅ）−タングステン（Ｗ）合金線
材、又はレニウム（Ｒｅ）−タングステン（Ｗ）の合金
粉末により印刷されるヒートパターンよりなる発熱体を
内蔵する窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）基体が反応して、コイ
ル状としたレニウム（Ｒｅ）−タングステン（Ｗ）合金
線材、又はレニウム（Ｒｅ）−タングステン（Ｗ）の合
金粉末により印刷されるヒートパターンよりなる発熱体
と、この発熱体を内蔵することとなる窒化珪素（Ｓｉ3
Ｎ4）基体との間に珪化層を形成してしまうことから、
セラミックヒーターを構成する発熱体の電気抵抗の変化
と共にセラミックヒーターの昇温特性が変化し、急速な
高温度への昇温が妨げられる恐れがある。On the other hand, a rhenium (Re) -tungsten (W) alloy wire is wound into a coil shape, and a heating element made of the coiled rhenium (Re) -tungsten (W) alloy wire is made of silicon nitride (Si 3). N 4) built into the substrate, or rhenium (Re) - ceramic heater and an alloy powder with a heat pattern to be printed on the ceramic sheet made of silicon nitride (Si 3 N 4) heating elements of tungsten (W) In the case of (1), a heating element built in a silicon nitride (Si 3 N 4 ) base constituting the ceramic heater, that is, a coil-shaped rhenium (Re) −
Tungsten (W) alloy wire or rhenium (Re)-
The heat pattern printed by the tungsten (W) alloy powder is suitable for preheating the intake air or igniting the fuel when the diesel engine is started at a low temperature because self-heating generated by energization becomes extremely high. Although silicon nitride itself has high thermal shock resistance, breakage and the like can be reliably prevented. However, this coiled rhenium (Re) -tungsten (W) alloy wire or rhenium (Re) -tungsten (W) If the high-temperature state accompanying the energization of the heating element composed of the heat pattern printed by the alloy powder is maintained for a long time, a coiled rhenium (Re) -tungsten (W) alloy wire or rhenium (Re) -A silicon nitride (Built-in heating element consisting of a heat pattern printed with tungsten (W) alloy powder) i 3 N 4) substrate reacts, rhenium and coiled (Re) - tungsten (W) alloy wire, or rhenium (Re) - heating elements made of heat pattern to be printed by the alloy powder of the tungsten (W) And silicon nitride (Si 3
N 4 ) Since a silicide layer is formed between the substrate and the substrate,
The temperature rise characteristics of the ceramic heater change with the change in the electrical resistance of the heating element constituting the ceramic heater, and there is a possibility that rapid temperature rise to a high temperature may be prevented.
【０００６】そこで、この発明は上記従来のものより性
能を改善するものであり、高温度への急速な昇温を可能
にするレニウム−タングステン合金からなる発熱体を内
蔵する耐熱衝撃性の高い窒化珪素のセラミックヒーター
を長期間にわたって安定して使用できるように耐久性を
向上させようとするものである。Accordingly, the present invention is to improve the performance over the above-mentioned conventional one, and incorporates a heating element made of a rhenium-tungsten alloy capable of rapidly raising the temperature to a high temperature. The object is to improve the durability so that a silicon ceramic heater can be used stably for a long period of time.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】そのために、レニウム−
タングステン合金粉末を印刷用インキと混合することに
より調製される印刷用ペーストをもって、窒化アルミニ
ウムを主成分とするセラミックシート上に、電極取出部
と一体に発熱体となる任意形状及び厚さを有するヒート
パターンを印刷すると共に、このヒートパターンを印刷
した窒化アルミニウムのセラミックシートに対して該ヒ
−トパターンを覆うように同形状の窒化アルミニウムを
主成分とするセラミックシートを一体に積層し、更に、
この積層された窒化アルミニウムを主成分とするセラミ
ックシートを上下方向から窒化珪素を主成分とするセラ
ミックシートによって挟持した後、プレス成形し、焼成
してなるものであり、更に上記窒化アルミニウムを主成
分とするセラミックシート上に、電極取出部と一体に発
熱体となる任意形状及び厚さを有するヒートパターンを
印刷すると共に、この発熱体となるヒートパターンにお
いて、前記発熱体と直列に発熱体より温度抵抗係数のよ
り大きい導電物質を接続してなるものである。For that purpose, rhenium-
With a printing paste prepared by mixing tungsten alloy powder with a printing ink, heat is applied to a ceramic sheet containing aluminum nitride as a main component and has a desired shape and thickness to be a heating element integrally with an electrode extraction portion. Along with printing the pattern, a ceramic sheet containing aluminum nitride of the same shape as a main component is integrally laminated on the aluminum nitride ceramic sheet on which the heat pattern is printed so as to cover the heat pattern.
The laminated ceramic sheet mainly composed of aluminum nitride is sandwiched from above and below by a ceramic sheet mainly composed of silicon nitride, pressed, and then fired. On a ceramic sheet to be formed, a heat pattern having an arbitrary shape and thickness serving as a heating element integrally with the electrode extraction portion is printed, and in the heating pattern serving as the heating element, the temperature is higher than the heating element in series with the heating element. It is formed by connecting a conductive material having a higher resistance coefficient.
【０００８】[0008]
【作用】上記の構成を具えるので、セラミックヒーター
として長期間にわたって使用しても、発熱体である窒化
アルミニウムを主成分とするセラミックシート上に印刷
されるレニウム−タングステン合金粉末のヒートパター
ンは、このヒートパターンを印刷する窒化アルミニウム
とは反応することなく、しかも他の窒化アルミニウムの
セラミックシートによって積層されるものとなるので、
レニウム−タングステン合金粉末よりなる発熱体と、こ
の発熱体を内蔵する窒化珪素基体との間には珪化層は生
じることがなく、発熱体の電気抵抗の変化を防止するこ
とができ、従ってセラミックヒーターとして高温で長時
間使用してもセラミックヒーターとしての昇温特性を十
分安定して発揮させることができる。With the above configuration, even when used as a ceramic heater for a long time, the heat pattern of the rhenium-tungsten alloy powder printed on the ceramic sheet mainly composed of aluminum nitride as a heating element is as follows. Since it does not react with the aluminum nitride that prints this heat pattern, and it will be laminated with other aluminum nitride ceramic sheets,
There is no silicide layer between the heating element made of the rhenium-tungsten alloy powder and the silicon nitride substrate containing the heating element, and it is possible to prevent a change in the electric resistance of the heating element, and therefore, the ceramic heater Even when used for a long time at a high temperature, the temperature rise characteristics as a ceramic heater can be sufficiently exhibited.
【０００９】更に、前記のヒートパターンに対して、前
記発熱体と直列に発熱体より温度抵抗係数のより大きい
導電物質を配置して自己制御機能を有するものとしたも
ので、ヒートパターンに大電流を流して急速に昇温さ
せ、高温に応じて発熱体となるヒートパターンに通電さ
れる加熱電流を減少させることにより、セラミックヒー
ターとしての昇温特性を向上させて、ディーゼルエンジ
ンの低温始動時における燃料への着火性や燃焼機器の着
火性及び酸素センサーの活性化に要する時間を短縮化す
ると共に、過熱の防止によってヒートパターンの断線を
防止し、耐久性を確実に確保することができるものであ
る。Further, a conductive material having a larger temperature resistance coefficient than that of the heating element is disposed in series with the heating element to have a self-control function. To raise the temperature rapidly, and to reduce the heating current that flows through the heat pattern that becomes the heating element in accordance with the high temperature, thereby improving the temperature rising characteristics of the ceramic heater and improving the low temperature startup of the diesel engine during cold start. In addition to shortening the time required for igniting the fuel, igniting the combustion equipment, and activating the oxygen sensor, it also prevents breakage of the heat pattern by preventing overheating and ensures the durability. is there.
【００１０】[0010]
【実施例】この発明を図に示す実施例により更に説明す
る。（１）は、この発明の実施例である板状のセラミッ
クヒーターであり、この板状のセラミックヒーター
（１）は、内部に発熱体（３ａ）となるレニウム−タン
グステン合金粉末によるヒートパターン（３）を内蔵す
る窒化珪素を主成分とするセラミックヒーター本体
（２）と、このセラミックヒーター本体（２）の表面に
導出される正、負の電極取出部（４）（５）に対して電
気的導通を図るべく各々リード線（８）（９）に接続す
る電極板（６）（７）から構成されるものである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. (1) is a plate-shaped ceramic heater according to an embodiment of the present invention. The plate-shaped ceramic heater (1) has a heat pattern (3) made of a rhenium-tungsten alloy powder serving as a heating element (3a) inside. ) And a ceramic heater body (2) containing silicon nitride as a main component and positive and negative electrode extraction portions (4) and (5) led out to the surface of the ceramic heater body (2). It is composed of electrode plates (6) and (7) connected to the lead wires (8) and (9), respectively, in order to achieve conduction.
【００１１】そして、上記セラミックヒーター本体
（２）は、レニウム−タングステン合金粉末を印刷用イ
ンキと混合することにより調製される印刷用ペーストを
もって、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックシ
ート（１０）上に、電極取出部（４）（５）と一体に発
熱体（３′ａ）となる任意形状及び厚さを有するヒート
パターン（３’）を印刷すると共に、このヒートパター
ン（３’）を印刷した窒化アルミニウムのセラミックシ
ート（１０）に対して同形状の窒化アルミニウムを主成
分とするセラミックシート（１１）を一体に積層し、こ
の積層した窒化アルミニウムを主成分とするセラミック
シート（１０）（１１）を上下方向から窒化珪素を主成
分とするセラミックシート（１２）（１３）によって挟
持した後、プレス成形し、焼成してなるものである。な
お、このセラミックヒーター（１）の成形に当たって
は、使用目的又は場所に応じて上述する板状の他に、上
記積層したプレス成形体を円筒状或は巻回状などに成形
した後焼成することも考えられる。また、印刷用インキ
としては、有機バインダとして例えばポリビニルブチラ
ール、ＥＶＡ、アクリル樹脂などと溶剤として例えばエ
チルアルコール、トルエンなどが使用され、これらをレ
ニウムータングステン金属粉末に加えて混合してペース
ト状とする。更に、これらに少量のＳｉ3 Ｎ4 粉末を混
合し、抵抗値、膨張係数を調整することができる。The ceramic heater body (2) is provided with a printing paste prepared by mixing a rhenium-tungsten alloy powder with a printing ink on a ceramic sheet (10) containing aluminum nitride as a main component. And a heat pattern (3 ') having an arbitrary shape and thickness to be a heating element (3'a) integrated with the electrode extraction portions (4) and (5), and the heat pattern (3') printed. An aluminum nitride ceramic sheet (10) is laminated integrally with a ceramic sheet (11) mainly composed of aluminum nitride having the same shape, and the laminated ceramic sheet mainly composed of aluminum nitride (10) (11) is formed. Is sandwiched from above and below by ceramic sheets (12) and (13) containing silicon nitride as a main component and then press-formed. One in which firing composed. In addition, in forming the ceramic heater (1), in addition to the above-described plate shape depending on the purpose of use or place, the laminated press-formed body is formed into a cylindrical shape or a wound shape and then fired. Is also conceivable. In addition, as the printing ink, for example, polyvinyl butyral, EVA, an acrylic resin, and the like and an organic solvent such as ethyl alcohol and toluene are used as an organic binder, and these are added to a rhenium-tungsten metal powder and mixed to form a paste. . Furthermore, a small amount of Si 3 N 4 powder can be mixed with these to adjust the resistance value and expansion coefficient.
【００１２】この発明の実施例であるセラミックヒータ
ー（１）は、以上の構成を具えるので、実際にリード線
（８）（９）と一体となる電極板（６）（７）を介して
正、負の電極取出部（４）（５）を通じて、この電極取
出部（４）（５）と一体となるセラミックヒーター本体
（２）内に内蔵され、発熱体（３ａ）となるレニウム−
タングステン合金粉末によるヒートパターン（３）に対
して通電を行うものとすると、この通電により自己発熱
を行うヒートパターン（３）が、レニウム−タングステ
ン合金粉末を印刷用インキと混合することにより調製さ
れる印刷用ペーストをもって、窒化アルミニウムを主成
分とするセラミックシート（１０）に印刷されるもので
あると共に、このセラミックシート（１０）上に印刷さ
れるレニウム−タングステン合金粉末によるヒートパタ
ーン（３）に対して、同形状の窒化アルミニウムを主成
分とするセラミックシート（１１）を一体に積層すると
共に、この積層する窒化アルミニウムのセラミックシー
ト（１０）（１１）を上下方向から窒化珪素のセラミッ
クシート（１２）（１３）によって挟持した後、プレス
成形、焼成してなるものであるので、ディーゼルエンジ
ン等の低温始動時における予熱等のために、高温度に急
速に昇温させ、更に、発熱体であるヒートパターン
（３）を長時間にわたって高温度状態にしておいても、
発熱体であるヒートパターン（３）を構成するレニウム
−タングステン合金粉末は、ヒートパターン（３）を印
刷し、更にこのセラミックシート（１０）に印刷された
ヒートパターン（３）に対して積層されるセラミックシ
ート（１１）をも窒化アルミニウム（ＡｌＮ）であるた
め、発熱体となるヒートパターン（３）中に含まれるレ
ニウム（Ｒｅ）とセラミックシート（１０）（１１）と
は化学的に反応することがなく、すなわちヒートパター
ン（３）を構成するレニウム（Ｒｅ）−タングステン
（Ｗ）合金粉末は窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分とす
るセラミックシート（１２）（１３）に対しては直接接
触することがない。その結果発熱体であるヒートパター
ン（３）の表面には、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分
とするセラミックシート（１２）（１３）に由来する珪
化層が形成されることを防止できることとなるため、セ
ラミックヒーター本体（２）内に内蔵されるヒートパタ
ーン（３）の電気抵抗も変化することがなく、セラミッ
クヒーター（１）として長期間にわたり安定して使用す
ることができる共に、セラミックヒーター（１）の表面
が窒化珪素を主成分とするセラミックシート（１２）
（１３）となっているため、耐熱衝撃性に優れたもので
あり、セラミックヒーター（１）の急速な昇温に対して
十分に対応することができる。Since the ceramic heater (1) according to the embodiment of the present invention has the above configuration, it is actually provided with the electrode plates (6) and (7) integrated with the lead wires (8) and (9). Through the positive and negative electrode extraction portions (4) and (5), rhenium which is built into the ceramic heater body (2) integrated with the electrode extraction portions (4) and (5) and serves as a heating element (3a).
Assuming that electricity is supplied to the heat pattern (3) made of the tungsten alloy powder, a heat pattern (3) that generates self-heating by this electricity supply is prepared by mixing the rhenium-tungsten alloy powder with the printing ink. The printing paste is printed on a ceramic sheet (10) containing aluminum nitride as a main component, and a heat pattern (3) of a rhenium-tungsten alloy powder printed on the ceramic sheet (10) is used. In addition, ceramic sheets (11) mainly composed of aluminum nitride having the same shape are integrally laminated, and the laminated aluminum nitride ceramic sheets (10) and (11) are vertically stacked from each other. After being clamped by (13), press molding and firing Therefore, the temperature is rapidly raised to a high temperature for preheating at the time of low temperature starting of a diesel engine or the like, and the heat pattern (3) as a heating element is kept in a high temperature state for a long time. Also,
The rhenium-tungsten alloy powder constituting the heat pattern (3) as the heating element prints the heat pattern (3) and is further laminated on the heat pattern (3) printed on the ceramic sheet (10). Since the ceramic sheet (11) is also made of aluminum nitride (AlN), rhenium (Re) contained in the heat pattern (3) serving as a heating element chemically reacts with the ceramic sheets (10) and (11). no, that rhenium constituting the heat pattern (3) (Re) - tungsten (W) alloy powder ceramic sheet (12) mainly containing silicon nitride (Si 3 N 4) (13) for the direct No contact. As a result, it is possible to prevent the formation of a silicide layer derived from the ceramic sheets (12) and (13) containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a main component on the surface of the heat pattern (3) serving as a heating element. Therefore, the electric resistance of the heat pattern (3) incorporated in the ceramic heater body (2) does not change, and the ceramic heater (1) can be used stably for a long period of time. Ceramic sheet (12) whose surface is mainly composed of silicon nitride
Because of (13), the ceramic heater (1) is excellent in thermal shock resistance, and can sufficiently cope with rapid temperature rise of the ceramic heater (1).
【００１３】更に、この窒化アルミニウムのセラミック
シート（１０）上に印刷されるレニウム−タングステン
合金粉末のヒートパターン（３）に対して、発熱体（３
ａ）と直列に発熱体（３ａ）より温度抵抗係数のより大
きい導電物質、例えばＷ、Ｍｏ線又はＷ、Ｍｏ粉末のペ
ーストを接続し、上述と同様に積層して焼成することに
よって、セラミックヒーター（１）の発熱体（３ａ）に
大電流を流して、急速に昇温させると共に、発熱体（３
ａ）に対して直列に配置される温度抵抗係数のより大き
い導電物質の温度上昇によって加熱電流を減少させて過
熱を防止することから、セラミックヒーター（１）とし
ての昇温特性を向上させて、ディーゼルエンジンの低温
始動時における燃料への着火性及び酸素センサーの活性
化の向上を可能にすると共に、発熱体であるヒートパタ
ーン（３）の急速な昇温に伴うヒートパターン（３）の
断線を防止し、耐久性を確実に確保することができるも
のである。Further, a heating element (3) is applied to the heat pattern (3) of the rhenium-tungsten alloy powder printed on the aluminum nitride ceramic sheet (10).
A conductive material having a larger temperature resistance coefficient than the heating element (3a), for example, a paste of W, Mo wire or W, Mo powder is connected in series with the heating element (3a), and laminated and fired in the same manner as described above to thereby obtain a ceramic heater. A large current is applied to the heating element (3a) of (1) to rapidly raise the temperature and
Since the heating current is reduced by increasing the temperature of the conductive material having a larger temperature coefficient of resistance arranged in series with respect to a) to prevent overheating, the ceramic heater (1) is improved in temperature rising characteristics, It is possible to improve the ignitability of the fuel and the activation of the oxygen sensor at the time of the low temperature start of the diesel engine, and to prevent the disconnection of the heat pattern (3) due to the rapid rise in the temperature of the heat pattern (3) as the heating element. It is possible to prevent them and ensure the durability.
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上のとおり、レニウム−タングステン
合金粉末からなるヒートパターンを窒化アルミニウムを
主成分とするセラミックシート上に印刷すると共に、こ
のヒートパターンを印刷するセラミックシートに対して
窒化アルミニウムを主成分とするセラミックシートを積
層した上、この積層する窒化アルミニウムのセラミック
シートを上下方向から窒化珪素を主成分とするセラミッ
クシートにより挟持した後、プレス成形、焼成してなる
ものとすることで、ヒートパターン表面に珪化層を生ず
ることなくレニウム−タングステン合金粉末のヒートパ
ターンにおける安定して長時間にわたる高温状態を維持
することができると共に、熱衝撃性を向上させることで
急速な昇温に対しての破損を確実に防止することができ
る。更に、このヒートパターンに温度抵抗係数の大きい
物質を直列に接続することで自己制御機能を有するもの
とし、急速な昇温に伴うヒートパターンの断線を防ぎ、
耐久性をも向上させることができる優れた効果を有する
ものである。As described above, a heat pattern made of a rhenium-tungsten alloy powder is printed on a ceramic sheet containing aluminum nitride as a main component, and aluminum nitride is used as a main component on the ceramic sheet on which this heat pattern is printed. After laminating the ceramic sheets, the aluminum nitride ceramic sheets to be laminated are sandwiched from above and below by a ceramic sheet containing silicon nitride as a main component, and then press-formed and fired to form a heat pattern. The heat pattern of the rhenium-tungsten alloy powder can maintain a high temperature state for a long time stably without forming a silicide layer on the surface, and can be damaged by rapid temperature rise by improving the thermal shock resistance. Can be reliably prevented. Furthermore, by connecting a substance having a large temperature resistance coefficient to this heat pattern in series, it has a self-control function, preventing disconnection of the heat pattern due to rapid temperature rise,
It has an excellent effect that can also improve the durability.
【図１】この発明の実施例である板状のセラミックヒー
ターの要部拡大部分断面正面図である。FIG. 1 is an enlarged partial cross-sectional front view of a main part of a plate-shaped ceramic heater according to an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の実施例である板状のセラミックヒー
ターにおけるセラミックシートの積層状態を示す分解斜
視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a laminated state of ceramic sheets in a plate-shaped ceramic heater according to an embodiment of the present invention.
１ セラミックヒーター ２ セラミックヒーター本体 ３ ヒートパターン ３ａ 発熱体 ３’（焼成前の）ヒートパターン ３′ａ （焼成前の）発熱体 ４ 電極取出部 ５ 電極取出部 ６ 電極板 ７ 電極板 ８ リード線 ９ リード線 １０ （窒化アルミニウムの）セラミックシート １１ （窒化アルミニウムの）セラミックシート １２ （窒化珪素の）セラミックシート １３ （窒化珪素の）セラミックシート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic heater 2 Ceramic heater main body 3 Heat pattern 3a Heating element 3 'Heat pattern (before firing) 3'a (Before firing) Heating element 4 Electrode extraction part 5 Electrode extraction part 6 Electrode plate 7 Electrode plate 8 Lead wire 9 Lead wire 10 Ceramic sheet (of aluminum nitride) 11 Ceramic sheet (of aluminum nitride) 12 Ceramic sheet (of silicon nitride) 13 Ceramic sheet (of silicon nitride)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−129189（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−226986（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315055（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−324276（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−75188（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−325462（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−202510（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−87181（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 3/20,3/14 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-129189 (JP, A) JP-A-3-226986 (JP, A) JP-A-5-315055 (JP, A) JP-A-4- 324276 (JP, A) JP-A-2-75188 (JP, A) JP-A-4-325462 (JP, A) JP-A-6-202510 (JP, A) JP-A-4-87181 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H05B 3/20, 3/14
Claims (2)
用インキと混合することにより調製される印刷用ペース
トをもって、窒化アルミニウムを主成分とするセラミッ
クシート上に、電極取出部と一体に発熱体となる任意形
状及び厚さを有するヒートパターンを印刷すると共に、
このヒートパターンを印刷した窒化アルミニウムのセラ
ミックシートに対して該ヒートパターンを覆うように同
形状の窒化アルミニウムを主成分とするセラミックシー
トを一体に積層し、更に、この積層された窒化アルミニ
ウムを主成分とするセラミックシートを上下方向から窒
化珪素を主成分とするセラミックシートによって挟持し
た後、プレス成形し、焼成してなるセラミックヒータ
ー。1. A printing paste prepared by mixing a rhenium-tungsten alloy powder with a printing ink, on a ceramic sheet containing aluminum nitride as a main component, optionally forming a heating element integrally with an electrode extraction portion. While printing a heat pattern having a shape and thickness,
A ceramic sheet mainly composed of aluminum nitride having the same shape is integrally laminated on the aluminum nitride ceramic sheet on which the heat pattern is printed so as to cover the heat pattern. A ceramic heater formed by sandwiching a ceramic sheet to be formed from above and below with a ceramic sheet containing silicon nitride as a main component, followed by press molding and firing.
ラミックシート上に、電極取出部と一体に発熱体となる
任意形状及び厚さを有するヒートパターンを印刷すると
共に、この発熱体となるヒートパターンにおいて、前記
発熱体と直列に発熱体より温度抵抗係数のより大きい導
電物質を接続してなる請求項１記載のセラミックヒータ
ー。2. A heat pattern having an arbitrary shape and thickness serving as a heating element integrated with an electrode extraction portion is printed on the ceramic sheet containing aluminum nitride as a main component. 2. The ceramic heater according to claim 1, wherein a conductive material having a larger temperature coefficient of resistance than the heating element is connected in series with the heating element.
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| JP07094219A JP3087012B2 (en) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Ceramic heater |
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1995
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