JPH0218885A - セラミックヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばディーゼル・パティキュレート・フィ
ルタの再生用ヒータとして使用され、特に電極取出し部
分を改良した板状のセラミックヒータに関する。

Ｃ従来の技術］ セラミックヒータは、金属ヒータに比較して耐熱性およ
び耐食性に優れた性質を有しており、このため金属し−
タでは使用することのできない苛酷な条件下においてら
使用することができるので、その用途は種々開発されて
いる。

このようなセラミックヒータは、例えばディーゼル機間
におけるパティキュレート補修用のフィルタの再生用ヒ
ータとして使用することが考えられている。このような
目的で使用されるヒータは、フィルタの比較的広い面を
一様に加熱する必要があるから、このフィルタ面に対応
するように板状に形成されている。

上記板状に形成されるセラミックヒータを使用する場合
、最も大きな問題となるのは、セラミックヒータ本体と
加熱電力を供給するための電極となる金属部分との接合
部分の構成である。すなわち、板状のセラミックヒータ
にあっては、通常セラミックヒータ本体部の電極との接
合部分にメタライズ処理を施し、その後充分な電力を通
すことができるような接触面積が得られるようにして電
極となる金属材料を接合している。

第８図は従来の板状セラミックヒータ本体γ０に、金属
材料よりなる電極７１を接合した構成例を示すもので、
ヒータ本体７０のｔｆ！接合部分に相当する面にメタラ
イズ層７２を形成しである。そして、このメタライズ層
７２面に金属ｉｉ：ｉ７１をロー材７３を介して接合し
である。

この場合、電ｆ１７１とヒータ本体７０との接合面積を
充分なものとするために、電＠７１のヒータ本体７０と
の接合面部分を板状に形成し、このような電＠７１に電
力を供給するリード線７４を接続しているものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、このように構成された従来のセラミックヒータ
にあっては、セラミックヒータ本体７０と金属電極７１
とでは、熱膨偵率が大きく相違しているため上記のよう
に金属部＠７１とセラミックヒータ本体７０とが大きな
面積で接合された構成であると、そのロー付は後の残留
引張応力が大きくなり、このロー付は直後あるいは通電
の繰返しによって熱応力が繰返し作用すると、図に示す
ように亀裂７５が発生したり剥角昆が発生する不具合が
ある。

本発明は上記の事・清に鑑みなされたもので、セラミッ
クヒータ本体に残留引張応力が充分に低減された状態で
電極が取付けられ、この電（至）の接合部分で充分な電
流容量が確保されるとともに、熱膨張率の差に起因する
亀裂発生を抑制できるようにし、例えばディーゼル・パ
ティキュレート・フィルタ再生用として効果的に使用で
きるようにしたセラミックヒータを提供しようとするも
のである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の１番目は、板状に形成されるセラミックヒータ
本体の電極取付は部分に開口を形成するとともに、この
開口の内面にメタライズ層を形成し、上記開口に金属線
を挿入してこの金属線を上記メタライズ層にロー付けす
るようにし、かつこの金属線は少なくとも上記開口に挿
入されている部分が中空パイプ形状とされ、この金属線
によって導出電極を形成したことを特徴とする。

また、本発明の２番目は、上記金属線の中空パイプ部分
を、外径Ｂが１８０〜５．０ｎｕａ、肉厚（；外径Ｂと
内径Ａの差の半分＝（Ｂ−Ａ）／２＋を０．４〜１．５
＋＋ｍ、上記開口に接合されている部分の接合深さＤを
１．０〜５．０ＩｕＩ、中空パイプ部の長さＨを上記接
合深さＤ以上（Ｈ≧Ｄ）としたことを特徴とする。

［作用〕 上記のようなセラミックヒータにあっては、金属線がセ
ラミックヒータ本体内に埋め込み設定されるから、この
金属線の側面の広い表面積を通電のために有効に利用す
ることができ、電流容量を充分なものとすることが容易
である。このため、金属線の４！径を充分小さなもので
構成することができるから、ロー付けした場合でも残留
応力を充分小さなものとすることができ、ヒータ本体の
亀裂の発生を効果的に抑制することができる。

特に本発明においては、金属線の上記開口に挿入される
部分を中空パイプ形状にしたので、直径方向の金属線の
伸縮が絹やかになり、金属とセラミックの熱膨張差を吸
収し易くなり、耐熱衝撃性が高く要求される状況におい
てもセラミック本体に亀裂を発生させることが低減され
る。

［実施例コ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明
する。

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示すもの
で、セラミックヒータ本体１１は、板状にして細長い形
状に形成されている。このヒータ本体１１の両端部分に
電極取付は部１２ａおよび１２ｂがそれぞれ形成されて
おり、これら電極取付は部１２ａ　、　１２ｂにはそれ
ぞれ３本の金属線１３ａ　〜１３ｃ　。

ｉ３ｄ〜１３ｆが取付は設定される。上記それぞれの金
属線１３ａ〜１３ｃおよび１３ｄ〜１３ｆには、加熱電
力が供給されるようになっている。

第２図は上記セラミックヒータの一方の電極取付は部１
２ａの部分を取出して示したもので、他方の電極取付は
部１２ｂも同様に構成される。

すなわち、セラミックヒータ本体１１の上記を極取付は
部１２ａには、ヒータ本体１１を貫通する３個の開口１
５ａ〜１５ｃが直列に並べられた状態で形成されている
。またヒータ本体１１の電極取付は部１２ａに相当する
部分の表面には、開口１５ａ〜１５ｃの内周面まで含む
状態で、メタライズ層１６が形成されている。このメタ
ライズ層１６が形成された開口１５ａ〜１５ｃにはそれ
ぞれ金属線１３ａ〜１３Ｃが挿入設定されており、これ
らの金属線１３ａ〜１３ｃはそれぞれ開口１５ａ〜１５
ｃの内周面のメタライズ層１６に対し、ロー材１７によ
って接合されている。

この場合、上記それぞれの金属線１３ａ〜１３ｃは、少
なくとも上記開口１５ａ〜１５ｃに貫通されている部分
が中空１４ａ〜１４ｃなパイプ形状に構成されている。

なお、上記開口１５ａ〜１５ｃはこの開口に挿入される
金属線１３ａ〜ｔ３ｃの外径によりやや大きい直径に形
成されているもので、メタライズ層１６が形成された後
に、金属線１３ａ〜１３Ｃを開口１５ａ〜１５ｃ内に挿
入した状態で、これら開口１５ａ〜１５ｂ内周面のメタ
ライズ層１６の面と金属線１３ａ〜１３ｃとの間に、ロ
ー材１７が介在される程度の間隙が形成されるようにな
っている。

上記金属線１３ａ〜１３ｃのそれぞれの線径Ｂは、１．
０噛以上、５．０ｍｍ以下である必要がある。

もし、線形Ｂが１、Ｏｍｍより小さいとこの金属線１３
ａ〜１３ｃとセラミックヒータ本体１１との接触面積が
小さくなり、接合強度が低下するとと乙に、電流密度が
高くなり、逆に線径Ｂが５．０ＬＩｎより大きいとロー
材は後に残留応力による開口から放射方向への亀裂が生
じたり、接触抵抗が増すので不利となる。

また、金属線１３ａ〜１３ｃにおけるそれぞれ中空パイ
プ部分においては、外径Ｂと内径Ａとの差の半分、つま
りパイプ部肉厚（Ｂ−Ａ）／２が０．４市以上で１．５
ｎｍ以下であることが必要である。

上記内＊（Ｂ−Ａ）／２は小さければ小さい程直径方向
の熱膨張差を吸収緩和することができて熱応力を低減す
ることができる利点をもつが、肉厚（Ｂ−Ａ）／２を０
．４ｉｍより小さくするとロー材は後のロー材の影響に
よって金属線内部まで変質したり、電流密度が高くなり
過ぎなり、機械的強度の低下を招く不具合があり、肉厚
（Ｂ−Ａ）／２を１，５市より大きくすると、中空形状
にした初期の目的、つまり径方向の伸縮に伴う熱＃ｊ張
差を吸収する性能が著しく損われ、残留応力による亀裂
が発生する。

そして、金属線１３ａ〜１３ｃの埋め込み接合深さＤは
１．０ａｎ以上、５，０關以下に設定されるもので、接
合深さＤが１．０ｎｍより小さいとロー材は後にはがれ
が生じ、５．０＋ｕ＋より大きいと残留応力によって開
口の軸方向に亀裂が生ずるようになる。

そして、また、各金属線１３ａ〜１３ｃの中空パイプ部
分の長さＨは、上記金属線の埋め込み接合深さＤより大
きい（Ｈ≧Ｄ）ことが必要であり、もしも中空パイプ部
分の長さＨが埋め込み接合深さＤより小さい場合はパイ
プ部分の充分な熱膨張差吸収作用を奏したい。

さらに金属線を複数理め込み接合するようにした場合、
その中心軸間の距Ｍ１は金属線径Ｂの２倍以上に設定す
る必要がある。らし２倍以下であると、ヒータの通電の
繰返し等によく熱衝撃で、開口の相互間で放射亀裂が発
生、強度が低下する。

このような構成によると、電極導出８１楕となる金属線
１３ａ〜１３ｆがセラミックヒータ本体１１内に埋め込
み設定されるため金属線１３ａ〜１３ｆはそれぞれの側
面がヒータ本体１１と電気的に接続されることになり、
広い面積をもつ側面が通電のために有効に利用できるか
ら、その接金部分の面積を大きくすることが容易となる
。したがって、実質的に電極として作用する金属部分を
線材で構成しても、加熱電力を通過させるに充分な電流
容量が容易に設定できるようになる。

しかも、上記各金属線１３ａ〜１３ｆは、セラミックヒ
ータ本体１１に埋め込まれる部分が中空となっているの
で、直径方向の伸縮がゆるやかになり、金属とセラミッ
クとの熱膨張差を吸収緩和するので熱応力を低減するこ
とができ、耐熱衝撃性が格段に向上することから一層過
酷な温度条件の下で使用しても亀裂や剥離の発生を防止
することができる。

次に第３図ないし第５図に示す他の実施例について説明
する。

この実施例にあっては特に大きな耐振性の要求される場
合に大きな効果が発揮されるものである。

このセラミックヒータ本体１１にあっては、大略Ｖ字形
に形成されており、電極取付は部１２ａおよび１２ｂが
隣合うように近接して設定されているもので、これらの
電極取付は部１２ａと１２ｂとの間でヒータ本体１１が
形成され、通電時には発熱部分となる構成となっている
。電極取付は構造は、第４図に示されている。

ここで使用される電極部材２１は、ヒータ本体１１の面
に対接される鍔２２と、この鍔２２の中心部分から突出
され、ヒータ本体１１を貫通する取付は軸２３とによっ
て構成される。そして、ヒータ本体１１に貫通形成した
軸孔２４に上記取付は軸２３が貫通され、この取付は軸
２３の先端に形成したねじにスペーサ２５を介して固定
ねじ２６が嵌め込まれ、上記鍔２２とスペーサ２５との
間でヒータ本体１１か挟み込まれるようになっている。

また、ヒータ本体１１の上記軸孔２４の両側部には、開
口２７ａ　、　２７ｂが貫通形成されており、この開口
２７ａ　、　２７ｂのそれぞれ内周面には、前記実施例
で示したと同様にメタライズ層２８ａ　、　２８ｂが形
成され、このメタライズ層２８ａ　、　２８ｂが形成さ
れた開口２７ａ　、　２７ｂにそれぞれ金属線２９ａ　
、　２９ｂが挿入されている。そして、この金属線２９
ａ、　２９ｂはロー材３０ａ　、　３０ｂによって開口
２７ａ　、　２７ｂ内に接合されている。

金属線２９ａ　、　２９ｂは電極部材２１の鍔２２部を
貫通しており、適宜溶接３１ａ　、　３１ｂによってこ
れら金属線２９ａ　、　２９ｂと鍔２２とが一体に結合
されている。

この場合、上記金属線２９ａ　、　２９ｂと鍔２２との
結合は、ロー材によって行うようにしてもよい。

金属線２９ａ　、　２９ｂは、上記開口２７ａ　、　２
７ｂを貫通している箇所が中空パイプ形状３３ａ　、　
３３ｂに構成されている。

第５図（Ａ）〜（Ｄ＞は上記のような電極楕遣を組立て
順序にしたがって示なもので、まず（Ａ）図に示すよう
にヒータ本体１１の電極取付は部１２ａに、電極部材２
１の取付は軸２３挿通用の貫通する軸孔２４を形成する
。また、この軸孔２４に近接するようにして複数個、こ
の場合は軸孔２４の両側に直線上に並ぶようにして２個
の開口２７ａおよび２７ｂを形成する。この開口２７ａ
および２７ｂのそれぞれ内周面には、この図で省略して
いるがメタライズ層２８ａおよび２８ｂを形成するもの
で、この開口２７ａおよび２７ｂに、（Ｂ）図で示され
るように金属線２９ａおよび２９ｂを差し込み、ロー材
によってこれらつ属線２９ａおよび２９ｂを接合固定す
る。すなわち、金属線２９ａおよび２９ｂがヒータ本体
１１のｔ＠取付は部１２ａに埋め込み固定されるように
なる。

金属電極部材２１は、（Ｃ）図にも示されるように比較
的面積を広くして構成される鍔２２を有し、この鍔２２
の中央部分に取付は軸２３が突設されているもので、こ
の取付は軸２３が上記軸孔２４に挿入される。また上記
鍔２２の上記取付は軸２３の両側に位置して、上記金属
線２９ａおよび２９ｂがそれぞれ挿通される開口３２ａ
および３２ｂが貫通形成されている。そして、（Ｄ）図
で示すように取付は軸２３を軸孔２４に挿入し、さらに
金属線２９ａおよび２９ｂを開口３２ａおよび３２ｂに
挿入して組立てる。

このように組立てられた状態で、取付は軸２３の先端部
に形成したねじに、スペーサ２５を介して固定ねじ２６
を嵌め込み、この固定ねじ２６を締め付けることによっ
て、電極部材２１がヒータ本体１１の電極取付は部１２
ａに取付は固定されるようになる。

このようにして電極部材２１が固定された後は、電極部
材２１の鍔２２から突出する金属線２９ａ　、　２９ｂ
と電極部材２１を溶接若しくはロー付けによって結合す
る。

ここで、上記セラミックヒータ本体１１は、例えば次の
ようにして製造される。すなわち、平均粒径０，８μｌ
の窒化珪素、平均粒径０．５μ罹の窒化チタンを所要量
秤量し、窒化珪素４１モル％、窒化チタン５５．４モル
％の組成の混合粉末を調整する。この場合、この混合粉
末には ＭｇＡｊ　２０４２．２モル％、Ｙ２Ｏ３１，４モル％
の焼結助剤が含まれている。

このような混合粉末は、溶媒として有機溶剤およびバイ
ンダと共に混合し、スラリーを形成してシート状に形成
する。このシートを収ａ率を考慮して所定の形状に打ち
抜き、必要な厚さにラミネートした後に、３６０°Ｃで
脱脂する。そして、その後さらに１７５０℃で４時間窒
素雰囲気のもとで焼成し、この焼結体の表面は適宜研磨
されるようにする。

このように構成されるし−タ本体１１の開口２７ａ。

２７ｂ部を含む部分に形成されるメタライズ層２８ａ。

２８ｂは、例えば次のようにして形成する。すなわち、
Ｐｔ２５モル％、Ｎｉ　（８３％）　−Ｃｒ（１７％）
６２モル％、Ｐ１７モル％をそれぞれ秤量し、３ｗｔ％
のエチルセルローズを溶解したテレピン油を混合してペ
ースト状にする。そして、このペーストを上記開口２７
ａ　、　２７ｂ部の周辺に塗布し、乾燥した後に１０４
〜１０−３Ｔｏ　ｒ　ｒの減圧のもとて１２００℃で１
０分間保持して熱処理するものであり、この処理によっ
て例えば厚さ約５０μｍのメタライズ層が形成される。

このようにしてメタライズ層２８ａ　、　２８ｂが形成
された開口２７ａ　、　２７ｂに、所定の径のＮｌによ
る金属線２９ａ　、　２９ｂを差し込み設定し、通常の
Ｎｉローを用いて１０′４〜１０−３の減圧下で１００
０゛Ｃで１０分間熱処理して、金属線２９ａ　、　２９
ｂをメタライズ層２８ａ　、　２８ｂの形成された開口
２７ａ。

２７ｂ内に接合させる。

尚、上記金属線２９ａ　、　２９ｂのそれぞれ埋め込み
設定される開口２７ａ　、　２７ｂには、それぞれロー
材が流れるためのクリアランスが設定されているもので
あり、したがってこの開口２７ａ　、　２７ｂの直径φ
は、金属線２９ａ　、　２９ｂの直径Ｂより０．２鮨程
度大きいｒＢ＋０．２ｍｓ＋」に設定されている。

また金属線を複数理め込み設定する場合、この金属線の
中心軸間距離」は金属線径Ｂの２倍以上に設定されてい
るものであり、例えば２つの開口２７ａと２７ｂそれぞ
れの中心軸部間の距離１は１０■に設定されている。さ
らに上記金属線２９ａ。

２９ｂの線径Ｂは１．０Ｌｌｓ１以上、５．０ａｍ以下
とされるもので、この実施例の場合は中空パイプ部の外
径Ｂ＝２．０ｏｕｎ、内径Ａ＝１．０Ｉｌ＋ｏのＮｉ線
を使用した。この金属線の接合深さＤは、ｌｌｌｌｌｌ
以上、５市以下に設定され、実施例の場合にはセラミ・
ツクヒータ本体１１の電極取付は部１２ａ　、　１２ｂ
部の厚さを３市とし、金属線２９ａ　、　２９ｂそれぞ
れの接合深さが３Ｉ１１１１に設定されるようにした。

この場合、セラミックヒータ本体１１の発熱部分の厚さ
は２市であり、この実施例のし−タ本体１１は図からも
明らかなようにほぼ三角形状をしており、この三角−辺
の長さは約７０止である。

電極部材２１および固定ねじ２６等は例えばコバールに
よって構成されるものでスペーサ２５は５ＵＨ３１０を
使用した、また＠極部材２１の取付は軸２３の直径ｄは
’ｄ＝３．５０」」であり、この軸２３の先端部にはＭ
３．５のねじが切られている。セラミックヒータ本体１
１に形成されている軸孔２４の直径ｅは、「ｅ＝３．５
５止」であり、軸２３と軸孔２４との間に０．０２５ｍ
のクリアランスＣが設定されるようにしている。そして
、電極部材２１とヒータ本体１１とが接触するようにな
る鰐２２の面積は、’　６　＋ｎ＋　Ｘ　１３　ｒｍ　
Ｊに設定され、この鍔２２の厚さは３Ｉｕ１とされるよ
うにしているもので、この鍔２２に形成される開口３２
ａ　、　３２ｂの内径は２１１１＋とさ、れている。取
付は軸２３を固定する固定ねじ２６は外径約６關で厚さ
１．６闇に構成され、スペーサ２５は外径的６．５市、
厚さ１゜８１１１１に設定されている。

すなわち、このように構成されるセラミックヒータにあ
っては、を極部材２１が広い面積でセラミックヒータ本
体１１と接合されるようになっていると共に、埋め込み
設定される金属線２９ａ　、　２９ｂによって電極部材
２１がヒータ本体１１に対して強固に且つ電流容量が充
分な状態で接続されるようになっている。また、この電
極部材２１のヒータ本体１１に対する接続状態は、比較
的大きな面積の鍔２２部がヒータ本体１１に溶着される
ことなく、単に接触の状態で接続されているからこの接
合部分においては残留応力が存在したい。そして、この
電極部材２１は金属線２９ａ　、　２９ｂによってのみ
、ロー付は等によってヒータ本体１１に接続され、その
他の機械的な接合力は、電極部材２１の取付は固定ねじ
２６によって設定されるようになる。

このようなセラミックヒータを例えばディーゼルエンジ
ンのパティキュレート・フィルタ再生用に使用する場合
、このし−タに大きな振動が作用するようになり、電極
取付は部１２ａ　、　１２ｂにおいても、その面に対し
て垂直方向および水平方向の大きなｍ械的振動が作用す
るようになる。そして、４！１極部材２１に取付は軸２
３が無い場合にあっては、面に垂直の方向の振動が加わ
ったときに、金属線２９ａ　、　２９ｂに引張りの応力
が集中して作用し、水平方向の振動が加わった場合には
金属線２９ａ。

２９ｂにせん断応力が集中するようになる。

以上のように、金属線２９ａ　、　２９ｂのみではその
線径が限られたものであるため、充分に耐振性を高める
ことはできない、しかし、このｔｆ！部材２１にあって
は鍔２２および取付は軸２３が設定され、これら鍔２２
および軸がヒータ本体１１との結合に作用するようにな
る。すなわち、電極面に垂直な振動に対しては、セラミ
ックヒータ本体１１が電極部材２１の鍔２２とスペーサ
２５および固定ねじ２６によって両面から挟まれるため
、金属線２９ａ　、　２９ｂに引張応力が集中すること
が避けられ、鍔２２の広い面積で振動を吸収することが
できる。さらに取付は軸２３はヒータ本体１１に直接接
合されるものではないため、太さを充分にすることがで
き、強い振動力が伴用した場合でも、これに充分耐えら
れるようにヒータ本体１１を支えるようにすることがで
きる。

また電極面に対して水平方向に作用する振動に対しては
、電極部材２１の取付ｌす軸２３とヒータ本体１１の軸
孔２４との間のクリアランスＣを小さくとっであるため
、この振動が作用した場合に取付は軸２３で振動を吸収
できるようになり、金属線２９ａ。

２９ｂにせん断力が集中されることがない、そして、取
付は軸２３を太く構成することによって、充分に強い振
動に対してらヒータ本体１１を支えることができるよう
になる。

そしてまた、金属線２９ａ　、　２９ｂ　ノ開口２７ａ
。

２７ｂに挿入される部分には中空部３３ａ　、　３３ｂ
を形成しであるので、金属とセラミックスの熱膨張差を
吸収し、セラミックスに亀裂が発生するのを防止するこ
とができる。

次に、これまでの実施例で示したように、セラミックヒ
ータ本体１１に金属線を電極構造の一部として埋め込み
設定したような場合の接合強度関係について検討した結
果を説明する。

まず、この接合試験の具体的な手段について説明すると
、第６図に示すように厚さＤのヒータとして使用される
セラミック基板４１を用意し、このセラミック基板４１
に例えば３ａＩの開口を並べて形成する。そして、この
基板４１に上記開口を含みメタライズ層を形成し、この
開口それぞれに外径寸法Ｂの金属＠　４２ａ〜４２ｃを
差し込み設定し、ロー付けにより埋め込み固定されるよ
うにする。この場合、金ＩＬ１１４２ａ　〜４２ｃの相
互間中心軸点間の距潟雷は１に設定しているものであり
、また試験片となるセラミック基板４１は「５０市Ｘ　
２０　＋１１１　Ｊのものを用いる。

尚、上記金属線４２ａ〜４２ｃをそれぞれ埋め込み設定
する開口は、ロー材が流されるためのクリアランスを設
定するため、金属線の直径Ｂより０．２市大きい「φ＝
Ｂ＋０．２［１１１Ｊの貫通孔として形成されている。

ここで上記試験片となるセラミック基板４１、さらにメ
タライズ層は、前記セラミックヒータ本体１１およびそ
こに形成されたメタライズ層と同様に構成されるもので
ある。

このように構成されたサンプルを用いて試験を行った結
果について説明する。

第１表は接合部の耐熱衝撃テストを種々の温度差につい
て行ない、従来の直径２ｍＮｉ線と本発明の直径２ｒｍ
Ｎｉ線パイプ（内径１關、肉厚０．５ｍ）との比敦を行
った結果である。そのテスト方法について簡単に説明す
る。試験片として用いているセラミックスは複合導電セ
ラミックで３Ｘ１０−３Ω・■の比抵抗をもちヒータ材
料として使用される。従って第６図に示したようにＮｉ
線とセラミックの接触抵抗を測定すると、耐熱衝撃テス
ト前では数ｍΩである。この試験片に第６図に示したよ
うに直流を流を印加すると、中心部より発熱し、２００
ｗ印加時では通電後１０秒程度で中心部温度は８００°
Ｃに到達する。そのため、３０秒通ｔ３０秒ファン冷却
を繰り返すことにより、■サイクル１ｍｉ　ｎで数１０
０℃の温度差（温度差は、印加電力と冷却ファンの強弱
により任意に設定可能）の耐熱衝撃テストができる。耐
熱衝撃性の判定としては、先に述べたＮｌ線とセラミッ
ク間の接触抵抗を判定し、接触抵抗が２０ｍΩを超えた
時点を耐熱衝撃性の劣化とみなした。

この結果、８００°Ｃの耐熱性は、２侑直径Ｎｌ線、２
面直径Ｎ１Ｍパイプとも差はないが、ΔＴ＝５００°Ｃ
になると、従来品と本発明品ではかなりの差があった。

このように、接合金属を中空（パイプ）とすることでセ
ラミックと金ｍ間に働く熱応力を低減できることが確認
された。

また、第２表および第３表に金Ｊｇ線径Ｂ、中心穴径Ａ
、接合深さＤ、金属線間距離１を変化してテストした結
果を示す、このテストはサンプルの初期接合性および耐
久性をみるために、金属線接合後の初期状態、さらに耐
熱衝撃、耐酸化試験の後カット調査および破壊強度測定
ならびに耐久サイクル試験を行った。

初期調査は、接合金属線の軸方向に垂直若しくは水平に
カットし、亀裂の有無等の顕微鏡観察をすることによっ
て行また。また、ロー付は後の初期接合強度をみるなめ
に、例えば第７図で示されるように３０咽のスパンで支
点４５ａ　、　４５ｂを設定し、その中央部の金属線４
２ｂに力Ｐを作用させることによって引張り試験を行な
い、その破壊強度をみた。

また耐熱衝撃・耐酸化試験は、第１表のテストによるＡ
Ｔ＝５００°Ｃ（３００−−８００’Ｃ）の条件を用い
て、上記初期調査と同様の方法で調査し、その比較を行
った。

第 表 第 表 ム：申肪向亀裂　　；線材酸化　■；亀裂伸展、・：接
合剥離 第２表および第３表の結果について簡単に説明する。１
ｌＱ１．３．６のサンプルは、いづれもパイプ肉厚が薄
く、ロー材は時のロー材の影響により、金属線の変質層
が大部分を占めた。池のものは金属線の表層の一部のみ
変質が観察された。　ＮＧ　ｔ　。

のサンプルは、耐熱ＷＪ撃テストにおいて、熱応力によ
って、接合部が剥れたため、抵抗値の上昇及び強度低下
という結果となった。さらに、騎１４のサンプルにおい
ては、接合時にすでに亀裂が観察され、耐久テスト後は
さらに亀裂が伸展した。

Ｎ０１５〜１８において、接合深さの検討を行なった。

ｋ１５は接合面積が小さいなめ接合強度がなく、また耐
久性にも欠けている。ＮＧ１８については、接合面積が
大きすぎるため、穴の軸方向に亀裂が発生した。耐久テ
ストにおいてこの亀裂が伸展したため、抵抗値の上昇と
なった。

ＮＧ１９〜２２において、接合金属の中心間距離につい
て検討を行なった。ＮＧ１９、ＮＧ２１はともに耐久前
の初ｗＪ段階では良好であったが、耐久テストにおいて
穴と穴の間で放射状の亀裂が発生し、強度が低下すると
ともに抵抗値が上昇した。

尚、実施例では、セラミック基板に上下面に亘って開口
する貫通穴を形成し、この貫通孔に金属線を埋め込むよ
うな構造で示しているものであるが、この金属線を埋め
込む開口は特に貫通孔である必要はなく上面のみに開口
するものであってもよい、但し、この貫通孔でない場合
であっても、上記接合深さおよび中空部の深さの条件は
同じである。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明に隔るセラミックヒータに
あっては、特に大きな耐熱衝撃と耐酸化性の要求される
ような場合に大きな効果を発揮するものであり、その電
極部の構成を信頼性の高いものとすることができる。す
なわち、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ用の
ヒータとして効果的に使用できるようになるもので、ヒ
ータ本体に埋め込み設定される金属線がそのままｔｆ！
リード線としてｌ’用可能となって、ｍ造の簡易化にも
大きな効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）はこの発明の一実施例に係るセラミックヒ
ータの平面図、第１図（Ｂ）は同じく側面図、第２図は
第１図（Ａ）中の■−■線に沿う拡大断面図、第３図は
この発明の他の実施例を示すし−タの平面図、第４図は
第３図の！＠部分に相当するＩＶ−ＩＶ線に沿った拡大
断面図、第５図の（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ上記を極構
造部分を組立て順序にしたがって示す図、第６図（Ａ）
および（Ｂ）はそれぞれ第２図で示した電極構造の強度
試験を行うサンプルの状態を平面および側面から見た図
、第７図は上記サンプルによって引張試験を行う状態を
示す図、第８図（Ａ）およびＣＢ）は従来のセラミック
ヒータの電極部分を平面および側面から見た図、同じく
（Ｃ）は上記電極取付は部の拡大断面図である。 １１・・・セラミックヒータ本体、１２ａ　、　１２ｂ
・・・ｔｔＩ取付は部、１３ａ　〜１３ｆ　、　２９ａ
　、　２９ｂ　−・・金属線、１４ａ　〜１４ｃ　、　
３３ａ　、　３３ｂ−・・中空部、１５ａ　〜１５ｃ　
。 ２７ａ　、　２７ｂ　、、、開口、１６．２８ａ　、　
２８ｂ　−・・メタライズ層、２１・・・電極部材、 ２４・・・軸孔。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックヒータ本体の電極取付け部分に形成し
   た開口と、 上記開口の内周面に形成したメタライズ層と、このメタ
   ライズ層を形成した上記開口内に挿入され上記メタライ
   ズ層に対しロー付けによつて結合した金属線とを具備し
   、 上記金属線は少なくとも上記開口に挿入される部分が中
   空パイプ形状とされ、この金属線によって電極部材を構
   成したことを特徴とするセラミックヒータ。
2. （２）上記金属線の中空パイプ部分は、外径Ｂが１．０
   〜５．０ｍｍ、肉厚｛＝外径Ｂと内径Ａの差の半分＝（
   Ｂ−Ａ）／２｝を０．４〜１．５ｍｍ、上記開口に接合
   されている部分の接合深さＤを１．０〜５．０ｍｍ、中
   空パイプ部の長さＨを上記接合深さＤ以上（Ｈ≧Ｄ）と
   したことを特徴とする第１の請求項記載のセラミックヒ
   ータ。