JP6844995B2

JP6844995B2 - ヒータ

Info

Publication number: JP6844995B2
Application number: JP2016230065A
Authority: JP
Inventors: 弘和永守
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2036-11-28
Also published as: JP2018088316A

Description

本発明は、ヒータに関するものである。

ガスレンジ、車載暖房装置、石油ファンヒータまたは自動車エンジンのグロープラグ等に用いられるヒータとして、セラミック体の内部に発熱体が設けられたヒータが知られている。ヒータとしては、例えば、特許文献１に開示されたセラミックヒータが挙げられる。特許文献１に開示されたヒータは、セラミック製の基体と、基体に埋設された発熱部と、基体に埋設されるとともに発熱部に接続されている給電部とを備えている。

また、複数のリード線の芯線を内包した圧着端子として、例えば、特許文献２に開示された圧着端子が知られている。特許文献２に開示された圧着端子は、複数の芯線と、複数の芯線を束ねた状態で保持する固定部とを備えている。固定部は、一対の側部を有しており、この側部が芯線に向かって曲折することによって芯線を固定している。

特開２０００−１５６２７５号公報特開２０１２−１１４０９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたヒータの給電部に、例えば、特許文献２に記載された圧着端子を接続した場合に、圧着端子の長期信頼性を向上させることが困難であった。具体的には、ヒータを使用する際に発熱部で生じた熱が基体および給電部を介して圧着端子に伝わることによって、側部が熱膨張してしまうおそれがあった。そのため、側部による芯線の固定が緩くなってしまい、芯線の一部が外れてしまうおそれがあった。

本発明の１つの態様に基づくヒータは、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おり前記発熱抵抗体に接続されたリード端子と、該リード端子に接続されたケーブルとを備えており、該ケーブルは複数の芯線と該芯線を束ねた状態で保持するかしめ金具とを具備しており、該かしめ金具は主部および該主部から伸びる一対の爪部を有するとともに該一対の爪部がかしめられて前記複数の芯線を保持するとともに、前記リード端子は、前記一対の爪部および前記複数の芯線に溶接されていることを特徴とする。

本発明の１つの態様に基づくヒータによれば、上記の構成を備えていることによって、爪部による芯線の固定が緩くなってしまうおそれを低減できる。その結果、ヒータの長期信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施形態にかかるヒータを示す概略図である。図１に示すヒータのうちケーブルを示す斜視図である。図１に示すヒータのうちケーブルおよびリード端子を示す透過斜視図である。図１に示すヒータのうちケーブルを示す拡大図である。図１に示すヒータのうちケーブルおよびリード端子を示す横断面図である。変形例のヒータのうちケーブルを示す拡大図である。変形例のヒータのうちケーブルおよびリード端子を示す横断面図である。

図１に示すように、本実施形態のヒータ１０は、セラミック体１と、セラミック体１の内部に設けられた発熱抵抗体２と、セラミック体１の表面に設けられており発熱抵抗体２に接続されたリード端子３と、リード端子３に接続されたケーブル４とを備えている。ヒータ１０は、例えば、ガスレンジ、車載暖房装置、石油ファンヒータまたはグロープラグ等に用いられる。

セラミック体１は、内部に発熱抵抗体２が埋設される部材である。セラミック体１は、例えば、棒状である。棒状としては、例えば、円柱状や四角柱状等が挙げられる。セラミック体１は、例えば絶縁性セラミックス、窒化物セラミックスまたは炭化物セラミックス等の電気的な絶縁性を有するセラミックスから成る。具体的には、セラミック体１は、アルミナ質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたは炭化珪素質セラミックス等から成る。

窒化珪素質セラミックスから成るセラミック体１は、以下の方法で得ることができる。具体的には、例えば、主成分の窒化珪素に対して、焼結助剤として５〜１５質量％のＹ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３またはＥｒ_２Ｏ_３等の希土類元素酸化物、０．５〜５質量％のＡｌ_２Ｏ_３および焼結体に含まれるＳｉＯ_２の量が１．５〜５質量％となるように量が調整されたＳｉＯ_２を混合する。そして、所定の形状に成形した後に１６５０〜１７８０℃での温度で焼成することによって、窒化珪素質セラミックスから成るセラミック体１を得ることができる。焼成には、例えばホットプレス焼成を用いることができる。

セラミック体１の形状が棒状である場合、より具体的には四角柱状である場合には、セラミック体１の長さは例えば２０〜１００ｍｍに設定される。また、セラミック体１の断面は、例えば厚さ１〜６ｍｍ、幅２〜４０ｍｍの四角形に設定される。

発熱抵抗体２は、電圧が加えられることによって発熱する部材である。発熱抵抗体２は、セラミック体１の少なくとも先端側に埋設されている。発熱抵抗体２に電圧が加えられることによって電流が流れ、発熱抵抗体２が発熱する。この発熱によって生じた熱がセラミック体１の内部を伝わって、セラミック体１の表面が高温になる。そして、セラミック体１の表面から被加熱物に対して熱が伝わることによって、被加熱物を加熱することができる。被加熱物としては、例えば自動車用ディーゼルエンジンの内部に供給される軽油等や温水加熱用の水等が挙げられる。

発熱抵抗体２は、セラミック体１の先端側において折り返し部を有するとともに、両端がセラミック体１の側面に引き出されている。発熱抵抗体２は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）またはチタン（Ｔｉ）等の炭化物、窒化物または珪化物等を主成分とする。セラミック体１が窒化珪素質セラミックスから成る場合には、発熱抵抗体２の主成分が炭化タングステンから成っていてもよい。これにより、セラミック体１の熱膨張率と発熱抵抗体２の熱膨張率とを近づけることができる。

リード端子３は、セラミック体１の表面に設けられておいて発熱抵抗体２に接続されている。リード端子３は、ケーブル４と共に発熱抵抗体２に電力を供給するために設けられている。リード端子３は、ケーブル４と共に外部の電源に接続されている。リード端子３は、例えば、棒状の部材である。リード端子３の横断面形状は、例えば、円状または矩形
状等である。リード端子３は、例えば、鉄またはニッケル等から成る。

ケーブル４は、リード端子３と共に発熱抵抗体２に電力を供給するための部材である。ケーブル４は、リード端子３に接続されている。ケーブル４は、複数の芯線４１と芯線４１を束ねた状態で保持するかしめ金具４２とを具備している。ケーブル４は、複数の芯線４１を有することによって、ケーブル４を曲げた状態で大電流を流す際の耐久性が向上している。これは、ケーブル４を曲げたときに、複数の芯線４１が位置をずらしながら曲がることによって、発熱が生じやすい曲がり部分をずらすことができるためである。また、複数の芯線４１を有することによって表面積を多くすることができるので、表面部分において伝送される高周波が伝搬されやすくなる。そのため、大電流をパルス信号で入力した際に、高周波成分で構成されたパルスの立ち上がり部分の損失を低減することが可能になる。

図２に示すように、かしめ金具４２は、主部４３および主部４３から伸びる一対の爪部４４を有するとともに一対の爪部４４がかしめられて複数の芯線４１を保持している。主部４３は、例えば、平らな板状または板状の部材を湾曲させた形状等を用いることができる。

本実施形態のヒータ１０においては、主部４３は板状の部材を湾曲させた形状であって、内周および外周が弧状に湾曲している。一対の爪部４４は、主部４３から連続するように伸びており主部４３の内側に向かって折り曲げられている。複数の芯線４１は、主部４３および一対の爪部４４に囲まれた空間に位置しており、主部４３および一対の爪部４４に挟まれることによって固定されている。芯線４１は、例えば、銀、金またはニッケルに等の金属材料から成る。また、芯線４１は、表面がさらに銅、銀または金等で被覆されていてもよい。かしめ金具４２は、例えば、ニッケル、鉄または銅等の金属材料から成る。

本実施形態のヒータ１０においては、図３および図４に示すように、一対の爪部４４とリード端子３とが溶接されている。これにより、ヒータ１０で生じた熱が一対の爪部４４に伝わることによって一対の爪部４４が緩んで開こうとしても、一対の爪部４４とリード端子３とが溶接されていることによって、爪部４４が開くことを低減できる。これにより、爪部４４による芯線４１の固定が緩くなってしまうおそれを低減できる。その結果、ヒータ１０の長期信頼性を向上できる。

さらに、本実施形態のヒータ１０においては、図３に示すように、リード端子３が一対の爪部４４の間に沿って伸びるように設けられている。言い換えると、一対の爪部４４がかしめられた方向に対して垂直な方向に伸びるように設けられている。これにより、リード端子３と一対の爪部４４とが溶接される領域を広範囲にすることができるので、爪部４４による芯線４１の固定が緩くなってしまうおそれを低減できる。

また、図５に示すように、芯線４１とリード端子３とが溶接されていてもよい。これにより、リード端子３とケーブル４との溶接を強固に行なうことができるので、外力が加わった場合に、リード端子３がケーブル４から外れてしまうおそれを低減できる。

また、図６に示すように、複数の芯線４１の軸方向で見たときに、一対の爪部４４の全体とリード端子３とが溶接されていてもよい。言い換えると、複数の芯線４１の軸方向に沿って配置されたリード端子３が、一対の爪部４４の軸方向全体にわたって溶接されていてもよい。これにより、リード端子３と一対の爪部４４とが溶接される領域を広範囲にすることができるので、爪部４４による芯線４１の固定が緩くなってしまうおそれを低減できる。

また、図７に示すように、リード端子３の少なくとも一部が一対の爪部４４の間に入り込んでいてもよい。ここでいう一対の爪部４４の間とは、一対の爪部４４のそれぞれの端面の内側に位置する稜部と稜部との間のことを意味する。そして、リード端子３の少なくとも一部が一対の爪部４４の間に入り込んでいるとは、断面で見て一対の爪部４４の稜部同士を結ぶ線分よりも内部にリード端子３の一部が入り込んでいることを意味する。これにより、リード端子３が一対の爪部４４の間に入り込んだ状態でリード端子３と一対の爪部４４とが溶接されていることによって、リード端子３とケーブル４との溶接をさらに強固に行なうことができる。これにより、外力が加わった場合に、リード端子３がケーブル４から外れてしまうおそれを低減できる。

さらに、リード端子３が一対の爪部４４の間に入り込んだ状態で一対の爪部４４がかしめられていてもよい。リード端子３から一対の爪部４４に対して挟み込む力が働いている状態で、リード端子３と一対の爪部４４とが溶接されることによって、リード端子３とケーブル４とをさらに強固に接合できる。

１：セラミック体
２：発熱抵抗体
３：リード端子
４：ケーブル
４１：芯線
４２：かしめ金具
４３：主部
４４：爪部
１０：ヒータ

Claims

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おり前記発熱抵抗体に接続されたリード端子と、該リード端子に接続されたケーブルとを備えており、
該ケーブルは複数の芯線と該芯線を束ねた状態で保持するかしめ金具とを具備しており、該かしめ金具は主部および該主部から伸びる一対の爪部を有するとともに該一対の爪部がかしめられて前記複数の芯線を保持するとともに、
前記リード端子は、前記一対の爪部および前記複数の芯線に溶接されていることを特徴とするヒータ。
前記複数の芯線の軸方向で見たときに、前記一対の爪部の全体と前記リード端子とが溶接されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
前記リード端子の少なくとも一部が前記一対の爪部の間に入り込んで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。
前記複数の芯線の軸方向に垂直な断面を見たときに、
前記リード端子は、前記一対の爪部の稜部に溶接されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のヒータ。