JPH02267882A - 板状ヒータ - 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Ｊ 本発明は、２枚の薄板状セラミック絶縁体の間に抵抗発
熱体層のパターンをはさみ込んでなる板状ヒータに関し
、特に、熱膨張差による抵抗発熱体層のクラックの発生
を防止してものである。

［従来の技術］ ガスや気化状石油を着火するため、２枚の板状セラミッ
ク絶縁体の間に抵抗発熱体層のパターンをはさみ込んだ
板状ヒータが使用されている。

ディーゼルエンジンの点火栓等に使用する板状ヒータは
８００℃以上の高温状態に加熱されるため高温強度、耐
熱性、耐熱衝撃性が要求される。

そのため、それら条件を満足するようにセラミック絶縁
体は５ｉｓＮ４を主成分として作成し、抵抗発熱体層の
パターンはＴｉＮを主成分としたものが知られている。

この種の板状ヒータに使用する抵抗発熱体層のパターン
は、電極端子側と先端発熱部との間を単に電気供給用の
リード線として使用するため幅広に形成し、それを幅狭
の先端発熱部に連続させている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の板状ヒータは、薄板状のセラミック絶縁体を５Ｌ
Ｎａで作成し、抵抗発熱体層をＴｉＮで作成しているが
、両者の熱膨張率はそれぞれ３ＸｌＯ−６と８Ｘ１０”
−’である。両者にこのように大きな熱膨張率の差があ
るため、抵抗発熱体層のパターンにクラックがはいり断
線状態になってしまう。このクラックは電極端子寄りの
位置に生じやすいが、それはその位置が最も熱膨張差が
大きくなるためだと考えられる。

また抵抗発熱体層のパターンの電極端子側の部分と先端
発熱部との間で、パターン幅が急に変るため加熱状態も
急に変り、クラックが生じやすい。さらに抵抗発熱体層
はＴｉＮを主成分としているため、１Ｏ−３Ω・Ｃｌ１
１以上の高抵抗にすることが困難であり、抵抗値の幅を
広くとれないという問題があった。

そこで本発明は、抵抗発熱体層のパターンにクラックが
生じに＜＜シ、しかも抵抗発熱体層の抵抗値の幅を広く
とれるようにし、さらに抵抗発熱体層のパターンの加熱
状態が急に変わる部所が生じないようにすることを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、２枚の薄板状セラミック絶縁体の間に抵抗発
熱体層のパターンをはさみ込んで成る板状ヒータにおい
て、セラミック絶縁体はＴｉＮ　０〜２０ｖｏｌ％に対
し　１ｏＯｖｏｌ％のサイアロンを合わせた材料から作
成し、抵抗発熱体層はＴｉＮが２０〜４０ｖｏｌ％に対
し１００ｖｏｌ％のサイアロンを合わせた材料から作成
したものである。

抵抗発熱体層のパターンは、電極端子側から先端の加熱
部に向って漸次幅を狭（形成すれば、その加熱状態が急
激に変ることがない。

セラミック絶縁体と抵抗発熱体層との材料成分を上記の
範囲にしたのは、両者の熱膨張率を近づけて抵抗発熱体
層にクラックが生じに（くするためである。

サイアロンの容積１００に対してＴｉＮの添加ｖ。

１％を変化させた場合に、熱膨張αがどのように変化す
るかを測定すると、その結果は第２図に示すようになる
。すなわちＴｉＮの含有％は熱膨張係数にほぼ比例し、
ＴｉＮ添加量が０〜２０ｖｏｌ％で熱膨張係数が３．０
ＸｌＯ−’〜４．０Ｘ１０−’であり、ＴｉＮが２０〜
４０％で熱膨張係数が４．０ＸＩＯ−’〜５．０Ｘ１０
−’となり、上記の成分範囲であれば、セラミック絶縁
体と抵抗発熱体層との熱膨張係数の差をほぼ３ＸＩＯ−
’以下にさせめことかできる。なお、両者の熱膨張率を
近づけるためにはセラミック絶縁体材料のＴｉＮはｌ０
〜２０　ｖｏｌ％が望ましい。

また前記と同様に、ｌ　ＯＯｖｏｌ％のサイアロンに含
有させるＴｉＮ添加量のｖｏｌ％を変化させた場合の固
有抵抗率（Ω・ｃｍ）の変化は、第３図に示すようにな
る。すなわちＴｉＮ添加量が０〜２０ｖｏｌ％では固有
抵抗率が非常に大きい絶縁体となり、ＴｉＮが２０ｖｏ
ｌ％を越えたあたりで固有抵抗率が１０−’Ω・ｃｍと
なり、４０ｖｏｌ％に向って曲線的に固有抵抗率が下が
って約ｌＯ″″１Ω・ｃｍとなり、抵抗発熱体用の抵抗
体となり得る。このように抵抗発熱体層はＴｉＮ添加量
が２０〜４０ｖ。

１％で固有抵抗率は１０″″３〜１０−’Ω・ｃｍとな
り、抵抗値を広くとることも可能である。

またセラミック絶縁体にＴｉＮを含む場合には、Ｙ２Ｏ
３量が５％を越えるとＴｉＮの酸化が進行する。このた
めＹｚＯｓ量は５％以下がよい。

［作用］ 上記手段の板状ヒータでは、薄板状セラミック絶縁体と
抵抗発熱体層のパターンとの熱膨張率は互いに近いもの
であり、板状ヒータが加熱された場合に両者間に熱応力
が生じに（く、抵抗発熱体層のパターンにクラックが生
じに（い。

［実施例］ 本発明の板状ヒータを第１図により説明する。

板状ヒータは、２枚の薄板状のセラミック絶縁体ｌの間
に抵抗発熱体層のパターン２がはさみ込まれている。抵
抗発熱体層のパターン２は、その基端側かタングステン
等からなる電極端子３に接続され、そのパターン２は先
端の発熱部４に向って漸次幅が狭（形成されている。

セラミック絶縁体ｌは、５＋＋ｕｎ　Ｘ　５０ｍｎ＋の
長方形で厚さ１ｍｍに形成され、その材料は１ｏｏｖｏ
ｌ％のサイアロンに対しＴｉＮ添加量が１８ｖｏｌ％で
あるものを使用した。

抵抗発熱体層のパターン２は、　１００ｖｏｌ％のサイ
アロンに対しＴｉＮ添加量が３０ｖｏｌ％である材料を
使用した。パターン２の作成は、セラミック絶縁体ｌと
なる　１枚のグリーンシート上にパターン２の材料を厚
さ約３０μｍスクリーン印刷した後、もう　１枚のグリ
ーンシートを重ねて厚着し、焼結して板状ヒータを作成
することにより作成した。

なお、電極端子３も焼結前に２枚のグリーンシト間に配
置して、焼結により固定した。

以上により作成した板状ヒータを１１００℃に加熱する
とともに室温にまで自然放熱させることを１００００回
繰返久したが、板状ヒータの加熱状態に異常は生じなか
った。また抵抗発熱体層のパターンの抵抗値は２４６Ω
と高いものになった。

前記実施例における板状ヒータにおいて、セラミック絶
縁体材料としてさらにＹ２Ｏ３を３ｖｏｌ％添加して作
成したが、前記実施例と同様に耐熱性の高いヒータとな
った。

［発明の効果］ 本発明の板状ヒータは、薄板状のセラミック絶縁体と抵
抗発熱体層との熱膨張率の差を小さ（しているので、抵
抗発熱体層のパターンにクラックは生じに（（耐久性あ
るものになる。また抵抗発熱体層として、　１ｏＯｖｏ
ｌ％サイアロンに対しＴｉＮ添加量が２０〜４０ｖｏｌ
である材料を使用しているので高抵抗となり、抵抗値の
幅を広（とることができる。さらに抵抗発熱体層のパタ
ーンを電極端子側から先端発熱部に向って漸次幅を狭く
形成したので、加熱状態が急激に変わることがなく、耐
久性のよいものになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の板状ヒータの分解斜視図、第２図はＴ
ｉＮの含有率と熱膨張係数との関係を示すグラフ、第３
図はＴｉＮの含有率と熱膨張係数との関係を示すグラフ
である。 ｌ：セラミック絶縁体　　２；パターン３：電極端子　
　　　　　４：発熱部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）２枚の薄板状セラミック絶縁体の間に、抵抗発熱
   体層のパターンをはさみ込んで成る板状ヒータにおいて
   、セラミック絶縁体はＴｉＮ０〜２０ｖｏｌ％に対して
   １００ｖｏｌ％のサイアロンを合わせた材料からなり、
   抵抗発熱体層はＴｉＮが２０〜４０ｖｏｌ％に対して１
   ００ｖｏｌ％のサイアロンを合わせた材料からなること
   を特徴とする板状ヒータ。
2. （２）抵抗発熱体層のパターンは、電極端子側から先端
   の加熱部に向って漸次幅が狭くなる形状にした請求項１
   に記載の板状ヒータ。
3. （３）セラミック絶縁体のＹ＿２Ｏ＿３含有量が５％以
   下である請求項１又は２に記載の板状ヒータ。