JP6313155B2 - ヒータ - Google Patents
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Description
おいては、第1電極3および第2電極4はセラミック体1のうち金属筒5よりも外側に位置している部分に形成されている。第1電極3および第2電極4は、セラミック体1が円柱状や角柱状の形状の場合にはその外周面に形成される。一方、セラミック体1が円筒状や角筒状の形状の場合には、その内周面にも形成することができる。第1電極3および第2電極4は金属材料からなる。金属材料としては、例えばタングステン、モリブデンまたはレニウム等が挙げられる。また、第1電極3それ自体は、第1電極3と発熱抵抗体22との間において金属層6から絶縁されている。より具体的には、第1電極3は金属層6から隙間を介して配置されている。一方、第2電極4それ自体は、金属層6に電気的に接続されている。より具体的には、第2電極4の一部は金属筒5の内側にまで形成されており、そのさらに一部が金属層6に覆われている。これにより、第2電極4自体が金属層6に電気的に接続されている。なお、図1においては、第2電極4と金属層6とが互いに接しているが、特にこれに限られない。具体的には、第2電極4と金属層6との間にろう材等の導電体が設けられていることによって、第2電極4と金属層とが電気的に接続されていても構わない。
チタンを用いることが好ましい。特に加工性、耐久性および耐熱性の点から、ステンレスを用いることが好ましい。ステンレスを用いる場合には、金属筒5の熱伝導率は、例えば16W/(m・K)程度になる。金属筒5が円筒状の場合には、金属筒53の寸法は、例えば長さを120mmに、外径を25mmに、内径を23mmに設定することができる。
8を設けることによって、金属層6を外気から遮断し、外気による金属層6の腐食を抑制できるので、ヒータ10の長期信頼性を向上できる。
本実施の形態のヒータ10の製造方法について説明する。
を充填する。金属層6は、伝熱性に優れるという点から、充填密度を高めることが望ましい。このような金属層6を形成する方法としては、例えばアルミニウム、亜鉛または錫等を主成分とする金属に、銅、マンガン、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、ニッケルまたは錫等から選ばれる金属を添加して、200〜500℃程度の融点を有する金属を鋳込みで充填することができる。
Al2O3を主成分とし、SiO2、CaO、MgOまたはZrO2が合計で10質量%以内になるように調製したアルミナ質セラミックグリーンシートを準備し、この表面にタングステンとモリブデンとを主導電成分とする発熱抵抗体2用の導電性ペーストをスクリーン印刷法にて印刷した。また、裏面には、タングステンを主導電成分とする第1電極3用の導電性ペーストおよび第2電極4用の導電性ペーストを同様にスクリーン印刷法にて印刷した。第2電極4は、その一部が金属筒5の内側に位置するようにセラミック体1の軸方向において第1電極3よりも長くなるように形成した。第1電極3は周方向に9mm、軸方向に5mmの矩形状のパターンで形成し、それ自体が発熱部までの間において金属層6とは絶縁されるようにした。第2電極4は、周方向に9mm、軸方向に5mmの矩形状のパターンで形成すると共に、その一部が幅3mmで発熱部の方向へ20mm延びるように形成した。この延びた部分が金属筒5の内側に位置するとともに、金属層6に覆われることによって、第2電極4が金属層6に電気的に接続される。第1電極3および第2電極4の厚みは焼成後に0.02mmとなるように設定した。
いる。第1電極3は、セラミック体1の外周面において、第1電極3それ自体が金属層6とは絶縁されており、第2電極4は、セラミック体1の外周面において、第2電極4の一部が金属層6と重なっており、第2電極4と金属層6とが電気的に接続されていることを確認した。このようにして、セラミック体1からなる本発明のヒータ10(試料1)を得た。
第1の実施例と同様にヒータ10(試料3)を作製した。試料1と異なる点としては、第1電極3に第1リード31を取り付けるために用いる接合材7(71)の融点と第2電極4に第2リード41を取り付けるために用いる接合材7(72)の融点とが異なる点である。本実施例では、第1電極3に使用する接合材7(71)の融点は、第2電極4に使用する接合材7(72)の融点よりも低く設定されている。第1電極3に使用した接合材7(71)は、錫を主成分とし、銀および銅を含有する融点が230℃の半田を用いた。一方、第2電極4に使用した接合材7(72)は、融点が600℃程度である銀ろうを用いた。
1と試料3の発熱抵抗体2の温度はさらに上昇し、430℃となったとき、試料3の第1リード31を取り付けるための接合材7が溶融した。接合材7が溶融することによって、撓んでいた第1リード31が元に戻ろうとする力によって第1電極3から離れることによって、通電が遮断されて発熱抵抗体2の温度の上昇がストップして温度が低下し始めた。一方、試料1では、さらに発熱体温度が上昇し続け、発熱抵抗体2の温度が500℃となった時、第1電極3と第2電極4との間で短絡が発生した。分解して確認したところ、試料1では、セラミック体11の発熱抵抗体2から、セラミック体1の表面にかけて電流がリークしている箇所が確認された。一方、試料3では、電流の短絡が発生する前に、接合材7が溶融して、発熱抵抗体2への通電を遮断したので、所定の温度以上へ加熱することが防止できた。
第2の実施例と同様にしてヒータ10(試料4)を作製した。試料4のうち試料3と異なる点としては、セラミック体1が円筒状である点、セラミック体の先端に内周の穴を塞ぐようにセラミック体と同じ組成の板材9が取着されている点および第1電極3がセラミック体1の内周面に形成されている点が挙げられる。第1電極3を円筒状のセラミック体1の内周面に形成する方法としては、導体ペーストのパターンを転写する方法を用いることができる。
2:発熱抵抗体
21:引出電極
3:第1電極
31:第1リード
4:第2電極
41:第2リード
5:金属筒
6:金属層
7(71,72):接合材
8:封止材
9:板材
10:ヒータ
Claims (3)
- 棒状または筒状のセラミック体と、該セラミック体の内部に設けられた発熱抵抗体と、前記セラミック体の表面に設けられて前記発熱抵抗体に接続された、第1電極および第2電極と、前記セラミック体の少なくとも前記発熱抵抗体が設けられた部分が挿入された金属筒と、前記セラミック体の少なくとも前記発熱抵抗体が設けられた部分の外周面および前記金属筒の内周面の間に設けられた金属層とを備えており、前記第1電極自体が前記金属層から絶縁されているとともに、前記第2電極自体が前記金属層に電気的に接続されており、前記第1電極に接合材で接合された第1リードおよび前記第2電極に接合材で接合された第2リードをさらに備えるとともに、前記第1リードと前記第1電極とを接合する接合材の融点が、前記第2リードと前記第2電極とを接合する接合材の融点よりも低いことを特徴とするヒータ。
- 前記第2電極が前記セラミック体の外周面に位置している部分において前記金属層に接触していることを特徴とする請求項1に記載のヒータ。
- 前記セラミック体が筒状であって、前記第1電極が前記セラミック体の内周面であって前記金属層の内側に位置する部分に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヒータ。
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JP2014153416A JP6313155B2 (ja) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | ヒータ |
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Family Applications (1)
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JP2014153416A Active JP6313155B2 (ja) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | ヒータ |
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2014
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