JP3441130B2 - Ceramic heater - Google Patents

Ceramic heater

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JP3441130B2
JP3441130B2 JP29547293A JP29547293A JP3441130B2 JP 3441130 B2 JP3441130 B2 JP 3441130B2 JP 29547293 A JP29547293 A JP 29547293A JP 29547293 A JP29547293 A JP 29547293A JP 3441130 B2 JP3441130 B2 JP 3441130B2
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heater
heat
ceramic
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ceramic heater
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浩一 長崎
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、均一に加熱でき、耐熱
性に優れたセラミックヒータに関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来より一般産業分野や半導体分野、或
いは光通信分野などさまざまな分野では何らかのかたち
でヒータが使用されており、使用目的に応じて板状や円
筒状をしたヒータが使われていた。 【0003】その一例として例えば、受像管の製造工程
があり、受像管の封止のためにヒータが使われている。 【0004】以下、受像管の製造工程を例にとって説明
する。 【0005】一般的に受像管の構造は、図6に示すよう
に、漏斗状をしたガラス容器11の後端側を形成する円
筒部11b内に電子銃13が配置され、ガラス容器11
先端側の開口部11aにはアノード14と蛍光体15を
備えたパネル12が被装されたものであった。 【0006】この受像管10の内部を真空封止するに
は、円筒部11bの後端面と一体的に形成されたガラス
製の円筒管16にポンプ(不図示)を接続し、受像管1
0の内部を10-7torrまで排気した後、ヒータ20で上
記円筒管16を加熱溶断して受像管10の内部を真空封
止することが行われていた。 【0007】そして、上記ガラス製の円筒管16を加熱
溶断させるヒータ20としては、図5に示すように、発
熱源としてニクロム線21が使われており、該ニクロム
線21は体積固有抵抗値が10-4Ωcmほどと非常に小
さいことから、所定の発熱量を得るために線径0.2m
mの細いニクロム線21を2mm径ほどの螺旋状にぎっ
しりと巻き、このニクロム線21を円筒状をした絶縁治
具22の内壁に形成する溝22a内に挿填したものであ
った。 【0008】なお、上記ヒータ20は、発熱時の熱膨張
によってニクロム線21のリングサイズが崩れ、発熱ム
ラを生ずることがないように、溝22aとの間に一定の
クリアランスを設けた状態で挿入されていた。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ヒータ
20を用いて受像管10の内部を真空封止するため、ガ
ラス製の円筒管16の軸心とヒータ20の軸心を合わ
せ、円筒管16の外周に一定のクリアランスを保った状
態でヒータ20を配置して発熱させると、上方のニクロ
ム線21が、それ自体の自重により次第に垂れ下がり、
円筒管16と一定のクリアランスを保てなくなるといっ
た問題があった。 【0010】その結果、円筒管16の上部に位置したと
ころが先に溶融し、受像管10の内部を完全に真空封止
することができず、又、この溶融したガラスが受像管1
0の内部に吸引されると、アノード14や電子銃13を
傷つけてしまうといった恐れがあった。 【0011】しかも、垂れ下がったニクロム線21が円
筒管16と接触して、ニクロム線21にガラスが付着す
ると、その素線の細さ故に、負荷容量の急激な増加に耐
えられず寸断に至っていた。 【0012】又、上記ヒータ20はニクロム線21の体
積固有抵抗値が小さいために、螺旋状に巻くことで所望
の抵抗値を得るようにしてあるが、逆にこのような複雑
な構造であるために、無駄な発熱が多く消費電力を低減
することが難しく、又、ニクロム線21自体は酸化され
易いことから特性劣化を招き、安定した発熱量が長期に
わたって得られ難いといった問題もあった。 【0013】そこで、上記ニクロム線21を発熱源とす
るヒータ20に代えて、均一に発熱させることのできる
セラミックヒータを使用することが提案されている。 【0014】しかし、アルミナセラミック体中にタング
ステンなどの発熱抵抗体を埋設したセラミックヒータ
は、薄肉円筒形状に形成することが難しいために実用に
供せず、又、セラミック自体を発熱素子として使うこと
ができる炭化珪素質セラミックヒータは、体積固有抵抗
値が10-3Ωcm程度と小さく、所定の発熱量が得られ
ないばかりか、空気中で高温にさらされると酸化が激し
く、早期に特性劣化を招いてしまうといった問題があ
り、現在ではまだ、実用的な受像管製造用ヒータを製造
するに至っていなかった。 【0015】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明では発熱
部がセラミックスから成るヒータであって、上記セラミ
ックスはその化学式が、 (La1-XX)(Cr1-YY)O3 0.1≦X≦0.5、0≦Y≦0.5 A:Ca、Sr、Ba等の周期律表第2a族元素のうち
1種以上 B:Mn、Co、Fe、Ni、Ce、Zr等の元素、周
期律表第3a族、第4a族の元素のうち1種以上で表さ
れ、Laの一部をA元素で置換し、且つCrの一部をB
元素で置換するものであり、その体積固有抵抗値が0.
1〜10Ωcm、気孔率が5〜20%の範囲にあるセラ
ミックスにより形成したものである。 【0016】 【作用】本発明によれば、発熱部が導電性セラミックス
からなるため、均一に発熱させることができる。 【0017】しかも、上記セラミックスは、化学式のA
及びBを所定の範囲で置換すれば、体積固有抵抗値を
0.1〜10Ωcmの範囲に設けることができ、所望の
発熱量を得ることができる。 【0018】又、上記セラミックスは高融点酸化物から
成り、その結晶構造がペロブスカイト型であるため、耐
熱性に優れ、高温中でも特性劣化が少ない。 【0019】その為、例えば本発明のセラミックヒータ
を受像管の封止工程に用いれば、受像管を完全に封止す
ることができる。 【0020】 【実施例】以下、本発明実施例を説明する。 【0021】図1は本発明実施例に係るセラミックヒー
タ1の斜視図であり、導電性を有するセラミックスによ
り外形が14mm、内径が12mmで、且つ幅が5mm
程度の発熱部を成す円筒体2を形成し、該円筒体2の外
周両端部に、白金を焼き付けて電極3とし、該電極3に
給電部材4を取り付けて構成したものである。 【0022】このセラミックヒータ1に給電部材4を介
して電圧を印加すると、円筒体2が導電性セラミックス
から成るため、発熱部を均一に発熱させることができ
る。 【0023】なお、セラミックヒータ1の形状は使用目
的に応じて適宜設計することができ、例えば図2(a)
に示すような、発熱部が割りスリーブ状に形成した略円
筒体2aからなり、その両端部に電極3を付設し、該電
極3に給電部材4を取り付けたヒータ1や、図2(b)
に示すような発熱部が螺旋状に巻いたコイル2bからな
り、該コイル2bの両端部に電極3を付設し、該電極3
に給電部材4を取り付けたヒータ1、或いは図3に示す
ような発熱部が板状体2cからなり、その両側端面に電
極3を付設し、この電極3に給電部材4を取り付けたヒ
ータ1や図4に示すような発熱部が棒状体2dからな
り、その両側端面に電極3を付設し、この電極3に給電
部材4を取り付けたヒータ1でもよい。 【0024】又、上記発熱部に電圧を印加するための電
極3材料としては、白金以外に白金−ロジウム、銀、パ
ラジウム、銀−パラジウム、ニッケル、アロイなどの耐
熱合金などを用いることができ、これらの電極3に給電
部材4を取り付ける方法としては他に、レーザによるロ
ー付けや、かしめにより取り付けてもよい。 【0025】ところで、本発明実施例に係るセラミック
ヒータ1の発熱部を構成する導電性セラミックスは、以
下に示す化学式で表されるセラミックスにより形成して
ある。 【0026】(La1-XX)(Cr1-YY)O3 0.1≦X≦0.5 0≦Y≦0.5 ここで、A:Ca、Sr、Ba等の周期律表第2a族元
素のうち1種以上 B:Mn、Co、Fe、Ni、Ce、Zr等の元素、周
期律表第3a族、第4、a族の元素のうち1種以上、L
aの一部をA元素で置換し、且つCrの一部をB元素で
置換するものである。これは、セラミックス内部に格子
欠陥を形成させ、La或いはCrなどにホッピング伝導
を寄与させ、導電性を増大させるためである。そして、
A及びBの元素を上記置換比率X,Yで置換させたセラ
ミックスは表1に示すように、その体積固有抵抗値を
0.1〜10Ωcmの範囲とすることができる。 【0027】 【表1】 【0028】つまり、ヒータ1の発熱量は、発熱部の形
状と、その材質が持つ体積固有抵抗値によって決定され
るのであるが、発熱部の形状は使用目的の応じて最適な
形状に設定されるため、上記セラミックスの体積固有抵
抗値を0.1〜10Ωcmの範囲に設けておけば、実用
に供する程度に発熱させることができ、所望の発熱量が
得られる。 【0029】ただし、体積固有抵抗値が0.1Ωcm未
満であると、無駄な発熱が多くなり過ぎるために、消費
電力が増大してしまうからで、逆に、体積固有抵抗値が
10Ωcmより大きいと、所望の発熱量が得られ難くな
るためである。 【0030】一方、上記化学式でLaの置換比率Xを
0.1≦X≦0.5とするのは、置換比率Xが0.1よ
り小さいと耐熱性に劣るため、ヒータ1自体が破損して
しまうからであり、置換比率Xが0.5を超えると、体
積固有抵抗値が10Ωcmを超えてしまうため、より大
きな電圧を印加しないと所望の発熱量が得られず、消費
電力の増大を生じてしまうからである。 【0031】又、Crの置換比率Yを0≦Y≦0.5と
するのは、置換比率Yが0.5を超えると、Laの置換
比率Xを0.1≦X≦0.5の範囲に設定しても体積固
有抵抗値を所定の範囲に設けることができないからであ
る。 【0032】 【0033】さらに、上記セラミックスを構成するLa
及びCrの酸化物は高融点酸化物であり、又、セラミッ
クスの結晶構造はペロブスカイト型であるため、耐熱性
に優れ、高温中でも特性劣化が少ない。しかも、比熱が
0.2cal/℃以下と小さいことから、ヒータ1の熱
容量を小さく抑えることができため、消費電力を低減す
ることができる。 【0034】又、上記セラミックスの熱膨張係数は1×
10-7/℃程度と、アルミナや炭化珪素などに比較して
小さいことから、発熱ムラの少ない。 【0035】ただし、上記セラミックヒータ1は、急加
熱されるヒータとして実用的に問題のない耐熱衝撃性を
持たせるために気孔率を5〜20%としてある。これ
は、気孔率が5%より低いと耐熱衝撃性が低下し急加熱
時に破損し易いからであり、逆に気孔率が20%より高
いと機械的強度が低下して取扱時に破損し易いからであ
る。 【0036】次に、本発明に係るセラミックヒータ1の
製造方法を説明する。 【0037】本発明に係るセラミックヒータ1を製造す
るには、主原料としてLa2 3 とCr2 3 の粉末を
混合し、さらにLaの置換材料として、CaO、SrO
などの周期律表第2a族元素の酸化物を、Crの置換材
料として、Mn2 3 、Fe2 3 や周期律表第3a、
4a族元素の酸化物をそれぞれ所定量添加する。さら
に、有機バインダー等を添加混練して、押出形成やメカ
プレスなどの成形方法により所定形状の発熱部を成形
し、この発熱部を1400〜1600℃の酸化雰囲気中
で焼成することで発熱部を成す発熱抵抗体が得られる。
しかる後、この発熱部の外周両端部にペースト状の電極
材料を塗布し、1200℃程度で焼き付けて電極を形成
し、この電極に給電部材を取り付けることで本発明に係
るセラミックヒータ1が得られる。 【0038】このように、本発明に係るセラミックヒー
タ1は、均一に発熱させることができ、その性能を長期
にわたって維持することができるとともに、消費電力を
低減できるというように非常に優れており、例えば、図
1に示す本発明のセラミックヒータ1を受像管封止用の
ヒータとしてもちれば、ガラスを均一に加熱・溶断して
受像管を完全に封止することができるため、歩留りを大
幅に向上させることができる。 【0039】実験例1 ここで、化学式が(La1-X X )(Cr1-Y Y )O
3 で表されるセラミックスのLaの一部をCaで、且つ
Crの一部をMnで置換し、その置換比率X,Yを種々
に変化させた図1に示すセラミックヒータ1をそれぞれ
試作し、各ヒータ1の耐久性について実験を行った。 【0040】なお、この実験に際し、各ヒータ1の寸法
は外形14mm、内径12mm、幅5mmの円筒体2に
それぞれ形成し、これら円筒体2の外周両端部に白金電
極3を形成し、この白金電極3に給電部材4を取り付け
てある。 【0041】そして、各ヒータ1に給電部材4から20
0V程度の電圧を印加して、30秒間で950℃まで昇
温したあと30秒間保持し、60秒間で40℃以下に冷
却する熱サイクル試験を10000回行った。 【0042】各ヒータ1の置換比率X,Y及びその結果
は表2に示す通りである。 【0043】 【表2】 【0044】表2から判るように、本発明範囲外である
試料4〜6のヒータは、Laの置換比率Xが0.1より
小さいため、耐熱性に劣り、50回の熱サイクルで破損
してしまった。又、本発明範囲外である試料7〜9のヒ
ータでは、Laの置換比率Xが0.5より大きいため、
体積固有抵抗値が10Ωcmを越えてしまい、ガラスを
溶融するだけの発熱量を得ることができなかった。 【0045】これに対し、本発明に係る試料1〜3のヒ
ータは、10000回におよぶ熱サイクルにもかかわら
ず、極めて安定しており、時間経過による発熱変化も見
られず良好であった。 【0046】実験例2 次に、上記本発明実施例のセラミックヒータ1のうち、
表2に示す試料3のヒータ1を用いて、受像管の封止実
験を行った。 【0047】なお、比較例として、図3に示すニクロム
線21を発熱源するヒータ20、及びタングステンから
成る発熱抵抗体を埋設したアルミナセラミックヒータを
それぞれ試作して同様の実験を行った。ただし、各ヒー
タの抵抗値は同程度の値となるように設定してある。 【0048】受像管の封止方法は、図6に示すように電
子銃13等が既にセットされた受像管10の末端に一体
的に形成された直径6mm程度のガラス製の円筒管16
を介して、回転ポンプと拡散ポンプからなる真空排気装
置(不図示)に連結して、10-7torr台の真空度まで受
像管10の内部を排気した後、各ヒータを1分以内に8
00℃以上に発熱させて円筒管16を加熱溶断し、受像
管16の内部を真空封止するもので、この作業を100
00回繰り返し行った。 【0049】この結果、アルミナセラミックヒータを1
分以内に900℃まで加熱すると破損してしまい、実用
に耐えないことが判った。又、ニクロム線21からなる
ヒータ20は精度が悪いため円筒管16とのクリアラン
スを一定に保つことができず、ガラスが付着することに
よってしばしば断線してしまい、平均3000回ほどし
か使用することができなかった。 【0050】これに対し、本発明に係るヒータ1は、1
0000回の繰り返しでも、何の異常もなく、ガラス製
の円筒管16を均一に加熱して溶断させることができ、
得られた受像管10の内部は完全に真空封止されてお
り、安定して使用できることが判った。 【0051】なお、本願発明実施例では、受像管の封止
用のヒータ1について示したが、他に一般産業分野や半
導体分野、或いは光通信分野などのさまざまな分野で用
いることができることは言うまでもない。 【0052】 【発明の効果】本発明によれば、セラミックヒータの発
熱部を、化学式が、 (La1-XX)(Cr1-YY)O3 0.1≦X≦0.5、0≦Y≦0.5 A:Ca、Sr、Ba等の周期律表第2a族元素のうち
1種以上 B:Mn、Co、Fe、Ni、Ce、Zr等の元素、周
期律表第3a族、第4a族の元素のうち1種以上で表さ
れ、Laの一部をA元素で置換し、且つCrの一部をB
元素で置換するセラミックスで形成したことにより、発
熱部を均一に発熱させることができるとともに、耐熱性
に優れるため、その性能を長期間にわたって維持するこ
ができ、それ故、ヒータの交換サイクルを大幅に延ばす
ことができる。しかも、従来のヒータに比べ消費電力を
低減することができるため、非常に実用的である。 【0053】その為、例えば、本発明のセラミックヒー
タを受像管の封止用ヒータとして用いれば、ガラスを均
一に加熱・溶断して完全に受像管を真空封止することが
でき、ヒータの寿命も長いため、歩留りを大幅に向上さ
せることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic heater which can be uniformly heated and has excellent heat resistance. 2. Description of the Related Art Conventionally, heaters have been used in various fields such as the general industrial field, the semiconductor field, and the optical communication field, and heaters having a plate shape or a cylindrical shape are used depending on the purpose of use. Was used. As one example, there is a process for manufacturing a picture tube, and a heater is used for sealing the picture tube. Hereinafter, a description will be given of an example of a picture tube manufacturing process. In general, as shown in FIG. 6, an electron gun 13 is disposed in a cylindrical portion 11b which forms the rear end of a glass container 11 having a funnel shape.
The panel 12 provided with the anode 14 and the phosphor 15 was covered in the opening 11a on the tip side. To vacuum seal the inside of the picture tube 10, a pump (not shown) is connected to a glass cylinder tube 16 formed integrally with the rear end face of the cylindrical portion 11b, and the picture tube 1
After evacuation of the inside of the tube 10 to 10 -7 torr, the cylindrical tube 16 is heated and melted by the heater 20 to vacuum seal the inside of the picture tube 10. As shown in FIG. 5, a nichrome wire 21 is used as a heat source for the heater 20 for heating and fusing the glass cylindrical tube 16, and the nichrome wire 21 has a volume specific resistance value. Since it is very small at about 10 -4 Ωcm, a wire diameter of 0.2 m
The nichrome wire 21 having a small diameter of m was tightly wound into a spiral having a diameter of about 2 mm, and the nichrome wire 21 was inserted into a groove 22a formed on the inner wall of an insulating jig 22 having a cylindrical shape. The heater 20 is inserted in a state where a certain clearance is provided between the heater 20 and the groove 22a so that the ring size of the nichrome wire 21 is not collapsed due to thermal expansion at the time of heat generation and uneven heat generation occurs. It had been. However, in order to vacuum seal the inside of the picture tube 10 using the heater 20, the axis of the cylindrical tube 16 made of glass and the axis of the heater 20 are aligned. When the heater 20 is arranged in a state of maintaining a certain clearance on the outer periphery of the cylindrical tube 16 to generate heat, the upper nichrome wire 21 gradually drops down by its own weight,
There has been a problem that a certain clearance from the cylindrical tube 16 cannot be maintained. As a result, the portion located at the upper part of the cylindrical tube 16 is melted first, so that the inside of the picture tube 10 cannot be completely vacuum-sealed.
If it is sucked into the inside, the anode 14 and the electron gun 13 may be damaged. Furthermore, when the hanging nichrome wire 21 comes into contact with the cylindrical tube 16 and glass adheres to the nichrome wire 21, the wire is too thin to withstand a sudden increase in load capacity and is cut off. . Since the heater 20 has a small volume resistivity of the nichrome wire 21 and is wound in a spiral to obtain a desired resistance, the heater 20 has such a complicated structure. Therefore, there is a problem that it is difficult to reduce power consumption because much heat is wasted, and that the nichrome wire 21 itself is easily oxidized, which causes characteristic deterioration, and makes it difficult to obtain a stable calorific value for a long period of time. Therefore, it has been proposed to use a ceramic heater capable of uniformly generating heat instead of the heater 20 using the nichrome wire 21 as a heat source. However, a ceramic heater in which a heating resistor such as tungsten is buried in an alumina ceramic body is difficult to form in a thin cylindrical shape, so that it is not practically used, and the ceramic itself is used as a heating element. The silicon carbide ceramic heater that can be manufactured has a small volume resistivity value of about 10 −3 Ωcm, not only does not provide a predetermined calorific value, but also oxidizes violently when exposed to high temperatures in the air, causing early deterioration of characteristics. There has been a problem of inviting such a heater, and at present, a practical picture tube manufacturing heater has not yet been manufactured. [0015] Means for Solving the Problems] Therefore, a heater heat-generating portion is made of ceramics in the present invention, the ceramic has its chemical formula, (La 1-X A X ) (Cr 1-Y B Y A) O 3 0.1 ≦ X ≦ 0.5, 0 ≦ Y ≦ 0.5 A: At least one element from Group 2a of the periodic table such as Ca, Sr, Ba, etc. B: Mn, Co, Fe, Ni , Ce, Zr, and the like, and at least one element of Group 3a and Group 4a of the Periodic Table, wherein a part of La is replaced by an A element, and a part of Cr is B
It is replaced with an element, and its volume resistivity value is 0.1.
It is formed of ceramics having a porosity of 1 to 10 Ωcm and a porosity of 5 to 20%. According to the present invention, since the heat generating portion is made of conductive ceramics, heat can be uniformly generated. In addition, the above ceramics are represented by the chemical formula A
If B and B are substituted in a predetermined range, the volume resistivity can be set in the range of 0.1 to 10 Ωcm, and a desired heat generation can be obtained. The above ceramics are composed of a high melting point oxide and have a perovskite crystal structure, so that they have excellent heat resistance and little deterioration in characteristics even at high temperatures. Therefore, for example, when the ceramic heater of the present invention is used in the step of sealing the picture tube, the picture tube can be completely sealed. Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a perspective view of a ceramic heater 1 according to an embodiment of the present invention, which is made of conductive ceramic and has an outer diameter of 14 mm, an inner diameter of 12 mm, and a width of 5 mm.
An electrode 3 is formed by baking platinum on both ends of the outer periphery of the cylindrical body 2 to form an electrode 3 and a power supply member 4 is attached to the electrode 3. When a voltage is applied to the ceramic heater 1 via the power supply member 4, the cylindrical portion 2 is made of conductive ceramics, so that the heat generating portion can uniformly generate heat. The shape of the ceramic heater 1 can be appropriately designed according to the purpose of use. For example, FIG.
As shown in FIG. 2B, the heater 1 is composed of a substantially cylindrical body 2a in which a heat generating portion is formed in a split sleeve shape, electrodes 3 are attached to both ends thereof, and a power supply member 4 is attached to the electrodes 3.
The coil 2b has a heat generating portion spirally wound as shown in FIG. 1 and electrodes 3 are attached to both ends of the coil 2b.
A heater 1 having a power supply member 4 attached thereto, or a heating unit as shown in FIG. 3 formed of a plate-like body 2c, electrodes 3 attached to both end surfaces thereof, and a heater 1 having a power supply member 4 attached to this electrode 3 The heater 1 as shown in FIG. 4 may be a heater 1 having a rod-shaped body 2d, electrodes 3 attached to both end surfaces thereof, and a power supply member 4 attached to the electrodes 3. As a material of the electrode 3 for applying a voltage to the heating portion, a heat-resistant alloy such as platinum-rhodium, silver, palladium, silver-palladium, nickel, and alloy can be used in addition to platinum. Alternatively, the power supply member 4 may be attached to the electrodes 3 by laser brazing or caulking. Incidentally, the conductive ceramics constituting the heat generating portion of the ceramic heater 1 according to the embodiment of the present invention are formed of ceramics represented by the following chemical formula. (La 1−X A X ) (Cr 1−Y B Y ) O 3 0.1 ≦ X ≦ 0.5 0 ≦ Y ≦ 0.5 where A: period of Ca, Sr, Ba, etc. At least one element of group 2a of the periodic table; B: at least one element of elements of group 3a, 4, and a of the periodic table; L: elements such as Mn, Co, Fe, Ni, Ce, and Zr;
Part of a is replaced with element A, and part of Cr is replaced with element B. This is because a lattice defect is formed inside the ceramic, hopping conduction is contributed to La or Cr, and the conductivity is increased. And
As shown in Table 1, the ceramics obtained by substituting the elements A and B at the above-mentioned substitution ratios X and Y can have a volume resistivity of 0.1 to 10 Ωcm. [Table 1] That is, the amount of heat generated by the heater 1 is determined by the shape of the heat generating portion and the volume specific resistance value of the material. The shape of the heat generating portion is set to an optimum shape according to the purpose of use. Therefore, if the volume resistivity value of the ceramics is set in the range of 0.1 to 10 Ωcm, it is possible to generate heat to the extent that it can be practically used, and to obtain a desired calorific value. However, if the volume specific resistance is less than 0.1 Ωcm, wasteful heat generation becomes too large and power consumption increases. Conversely, if the volume specific resistance is larger than 10 Ωcm. This is because it is difficult to obtain a desired calorific value. On the other hand, the reason why the substitution ratio X of La is set to 0.1 ≦ X ≦ 0.5 in the above chemical formula is that if the substitution ratio X is smaller than 0.1, the heat resistance is inferior, and the heater 1 itself is damaged. When the substitution ratio X exceeds 0.5, the volume specific resistance value exceeds 10 Ωcm, so that a desired heating value cannot be obtained unless a higher voltage is applied, thereby increasing power consumption. This is because it will occur. The reason why the substitution ratio Y of Cr is 0 ≦ Y ≦ 0.5 is that when the substitution ratio Y exceeds 0.5, the substitution ratio X of La is 0.1 ≦ X ≦ 0.5. This is because the volume specific resistance value cannot be set in a predetermined range even if it is set in the range. Further, La constituting the above ceramics
The oxides of Cr and Cr are high melting point oxides, and the crystal structure of the ceramic is a perovskite type, so that it has excellent heat resistance and has little characteristic deterioration even at high temperatures. In addition, since the specific heat is as low as 0.2 cal / ° C. or less, the heat capacity of the heater 1 can be suppressed small, so that the power consumption can be reduced. The ceramic has a thermal expansion coefficient of 1 ×.
Since it is about 10 −7 / ° C., which is smaller than that of alumina or silicon carbide, heat generation unevenness is small. However, the porosity of the ceramic heater 1 is set to 5 to 20% in order to provide a thermal shock resistance which is practically no problem as a rapidly heated heater. This is because if the porosity is less than 5%, the thermal shock resistance is reduced and the material is liable to be damaged during rapid heating. Conversely, if the porosity is more than 20%, the mechanical strength is reduced and the material is easily damaged during handling. It is. Next, a method for manufacturing the ceramic heater 1 according to the present invention will be described. To manufacture the ceramic heater 1 according to the present invention, La 2 O 3 and Cr 2 O 3 powders are mixed as main raw materials, and CaO, SrO
For example, Mn 2 O 3 , Fe 2 O 3 , 3a of the periodic table, etc.
A predetermined amount of an oxide of a Group 4a element is added. Further, an organic binder or the like is added and kneaded to form a heat generating portion having a predetermined shape by a forming method such as extrusion forming or mechanical pressing, and the heat generating portion is formed by firing in an oxidizing atmosphere at 1400 to 1600 ° C. A heating resistor is obtained.
Thereafter, a paste-like electrode material is applied to both ends of the outer periphery of the heat-generating portion, baked at about 1200 ° C. to form an electrode, and a power supply member is attached to the electrode to obtain the ceramic heater 1 according to the present invention. . As described above, the ceramic heater 1 according to the present invention is very excellent in that it can uniformly generate heat, maintain its performance for a long period of time, and reduce power consumption. For example, if the ceramic heater 1 of the present invention shown in FIG. 1 is used as a heater for sealing a picture tube, the picture tube can be completely heated and melted to completely seal the picture tube, thereby greatly increasing the yield. Can be improved. Experimental Example 1 Here, the chemical formula is (La 1 -XA X ) (Cr 1 -Y BY ) O
The ceramic heaters 1 shown in FIG. 1 were manufactured by replacing a part of La of the ceramics represented by 3 with Ca and a part of Cr with Mn, and changing the substitution ratios X and Y variously. An experiment was conducted on the durability of each heater 1. In this experiment, each heater 1 was formed on a cylindrical body 2 having an outer diameter of 14 mm, an inner diameter of 12 mm, and a width of 5 mm, and platinum electrodes 3 were formed on both ends of the outer circumference of the cylindrical body 2. A power supply member 4 is attached to the electrode 3. Each of the heaters 1 is provided with a power supply member 4 to 20.
A voltage of about 0 V was applied, the temperature was raised to 950 ° C. in 30 seconds, held for 30 seconds, and a thermal cycle test of cooling to 40 ° C. or less in 60 seconds was performed 10,000 times. The replacement ratios X and Y of each heater 1 and the results are as shown in Table 2. [Table 2] As can be seen from Table 2, the heaters of samples 4 to 6 which are out of the range of the present invention are inferior in heat resistance because the substitution ratio X of La is smaller than 0.1, and are damaged by 50 heat cycles. I have. Further, in the heaters of samples 7 to 9 which are out of the range of the present invention, since the La substitution ratio X is larger than 0.5,
The volume specific resistance exceeded 10 Ωcm, and it was not possible to obtain a calorific value enough to melt the glass. On the other hand, the heaters of Samples 1 to 3 according to the present invention were extremely stable in spite of 10000 thermal cycles, and showed no change in heat generation over time. Experimental Example 2 Next, among the ceramic heaters 1 according to the present invention,
Using the heater 1 of the sample 3 shown in Table 2, a picture tube sealing experiment was performed. As a comparative example, a similar experiment was conducted by experimentally producing a heater 20 shown in FIG. 3 for generating heat from a nichrome wire 21 and an alumina ceramic heater having a heating resistor made of tungsten embedded therein. However, the resistance values of the respective heaters are set to be substantially the same. As shown in FIG. 6, a method of sealing the picture tube is a glass tube 16 having a diameter of about 6 mm which is integrally formed at the end of the picture tube 10 on which the electron gun 13 and the like are already set.
And a vacuum pump (not shown) composed of a rotary pump and a diffusion pump to evacuate the inside of the picture tube 10 to a degree of vacuum of the order of 10 −7 torr.
The cylindrical tube 16 is heated and melted by generating heat at a temperature of not less than 00 ° C., and the inside of the picture tube 16 is vacuum-sealed.
Repeated 00 times. As a result, the alumina ceramic heater was
It was found that if heated to 900 ° C. within minutes, it would be damaged and would not be practical. Also, the heater 20 composed of the nichrome wire 21 cannot maintain a constant clearance with the cylindrical tube 16 due to poor accuracy, and often breaks due to the adhesion of the glass. could not. On the other hand, the heater 1 according to the present invention
Even after repeating 0000 times, there is no abnormality and the glass cylindrical tube 16 can be uniformly heated and melted,
The inside of the obtained picture tube 10 was completely sealed in vacuum, and it was found that the picture tube 10 could be used stably. In the embodiment of the present invention, the heater 1 for sealing the picture tube is shown. However, it goes without saying that the heater 1 can be used in various fields such as the general industrial field, the semiconductor field, and the optical communication field. No. [0052] According to the present invention, the heating portion of the ceramic heater, a chemical formula, (La 1-X A X ) (Cr 1-Y B Y) O 3 0.1 ≦ X ≦ 0. 5, 0 ≦ Y ≦ 0.5 A: at least one element from Group 2a of the periodic table such as Ca, Sr, and Ba B: elements such as Mn, Co, Fe, Ni, Ce, and Zr, and the periodic table It is represented by at least one of the elements of Group 3a and Group 4a, in which part of La is replaced by element A and part of Cr is replaced by B
The heat-generating part can be made to generate heat evenly by using ceramics that are replaced with elements, and because of its excellent heat resistance, its performance can be maintained for a long period of time. Can be extended. In addition, since the power consumption can be reduced as compared with the conventional heater, it is very practical. Therefore, for example, when the ceramic heater of the present invention is used as a heater for sealing a picture tube, the glass can be uniformly heated and melted, and the picture tube can be completely vacuum-sealed. , The yield can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係るセラミックヒータの斜視図であ
る。 【図2】(a),(b)は、本発明に係る他のセラミッ
クヒータを示す斜視図である。 【図3】本発明に係る他のセラミックヒータを示す斜視
図である。 【図4】本発明に係る他のセラミックヒータを示す斜視
図である。 【図5】受像管の真空封止に用いられる従来のヒータを
示す斜視図である。 【図6】一般的な受像管の製造過程を示す図である。 【符号の説明】 1 セラミックヒータ 2 円筒体 3 電極 4 給電部材
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a ceramic heater according to the present invention. FIGS. 2A and 2B are perspective views showing another ceramic heater according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing another ceramic heater according to the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing another ceramic heater according to the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing a conventional heater used for vacuum sealing of a picture tube. FIG. 6 is a view showing a process of manufacturing a general picture tube. [Description of Signs] 1 Ceramic heater 2 Cylindrical body 3 Electrode 4 Power supply member

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】発熱部がセラミックスから成るヒータであ
って、上記セラミックスはその化学式が、 (La1-XX)(Cr1-YY)O3 0.1≦X≦0.5、0≦Y≦0.5 A:Ca、Sr、Ba等の周期律表第2a族元素のうち
1種以上 B:Mn、Co、Fe、Ni、Ce、Zr等の元素、周
期律表第3a族、第4a族の元素のうち1種以上 で表され、Laの一部をA元素で置換し、且つCrの一
部をB元素で置換するものであり、その体積固有抵抗値
が0.1〜10Ωcm、気孔率が5〜20%の範囲にあ
るセラミックスであることを特徴とするセラミックヒー
タ。
(57) a heater made of Claims 1. A heating unit is a ceramic, the ceramic has its chemical formula, (La 1-X A X ) (Cr 1-Y B Y) O 3 0.1 ≦ X ≦ 0.5, 0 ≦ Y ≦ 0.5 A: At least one element of Group 2a of the periodic table such as Ca, Sr, Ba, etc. B: Mn, Co, Fe, Ni, Ce, elements such as Zr, group 3a of the periodic table, represented by one or more of the first group 4a elements, a part of La is replaced with the element a, and the Cr one
A ceramic heater in which a part is replaced with a B element, and the ceramic heater has a volume resistivity of 0.1 to 10 Ωcm 2 and a porosity of 5 to 20% .
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