JPH03226987A - セラミックヒータ - Google Patents
セラミックヒータInfo
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- JPH03226987A JPH03226987A JP2022981A JP2298190A JPH03226987A JP H03226987 A JPH03226987 A JP H03226987A JP 2022981 A JP2022981 A JP 2022981A JP 2298190 A JP2298190 A JP 2298190A JP H03226987 A JPH03226987 A JP H03226987A
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Landscapes
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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。
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〕
本発明は抵抗体を内蔵した着色セラミック焼結体より成
る乾燥、調理等に利用されるセラミックヒータに関する
ものである。
る乾燥、調理等に利用されるセラミックヒータに関する
ものである。
［従来の技術］
従来、食料及び水等を乾燥・加熱するこの種のセラミッ
クヒータは、予め所要の形状に成形加工された高い電気
絶縁性を有するアルミナ質焼結体より成るセラミック体
の内部にタングステンまたはモリブデン等を主体とする
高融点金属から成る発熱抵抗体を所定の形状パターンに
印刷形成して内蔵した構造となっている。
クヒータは、予め所要の形状に成形加工された高い電気
絶縁性を有するアルミナ質焼結体より成るセラミック体
の内部にタングステンまたはモリブデン等を主体とする
高融点金属から成る発熱抵抗体を所定の形状パターンに
印刷形成して内蔵した構造となっている。
前記構造を有するセラミックヒータは、従来の高融点金
属線材を発熱体とするシーズヒータ等各種ヒータに比べ
て発熱抵抗体がセラミ・ンク焼結体中に埋設され焼結一
体化されているので、耐摩耗性や耐久性に優れ、どのよ
うな雰囲気中でも安全にかつ長時間使用でき、かつ昇温
速度が速く小型・軽量化が可能であり、発熱抵抗体パタ
ーンの形状、寸法、厚さを変更することにより抵抗値を
自由に設計することができる他、高い遠赤外線放射特性
を有する等の利点があった。
属線材を発熱体とするシーズヒータ等各種ヒータに比べ
て発熱抵抗体がセラミ・ンク焼結体中に埋設され焼結一
体化されているので、耐摩耗性や耐久性に優れ、どのよ
うな雰囲気中でも安全にかつ長時間使用でき、かつ昇温
速度が速く小型・軽量化が可能であり、発熱抵抗体パタ
ーンの形状、寸法、厚さを変更することにより抵抗値を
自由に設計することができる他、高い遠赤外線放射特性
を有する等の利点があった。
しかし乍ら、前記発熱抵抗体を内蔵したアルミナ質焼結
体から成るセラミックヒータは、前記アルミナ質焼結体
の熱伝導率がＬＭ／ｍＫ程度と低いことからセラミック
ヒータの温度分布が不均一となり、その上、アルミナ質
焼結体が当初、白色もしくは白色に近い色調を有するこ
とから、５μｍ以下の波長領域での遠赤外線の放射率が
第４図に示す如＜４０％程度と低く、エネルギー全体の
放射率からヒータとしては不適当である。また、被乾燥
物もしくは被加熱物の乾燥・加熱により生じるミストあ
るいは被乾燥物または被加熱物自体が付着してセラミッ
クヒータ表面を汚染し、それらが焼き付いてセラミック
ヒーク外周の美観を損なうという問題があった。
体から成るセラミックヒータは、前記アルミナ質焼結体
の熱伝導率がＬＭ／ｍＫ程度と低いことからセラミック
ヒータの温度分布が不均一となり、その上、アルミナ質
焼結体が当初、白色もしくは白色に近い色調を有するこ
とから、５μｍ以下の波長領域での遠赤外線の放射率が
第４図に示す如＜４０％程度と低く、エネルギー全体の
放射率からヒータとしては不適当である。また、被乾燥
物もしくは被加熱物の乾燥・加熱により生じるミストあ
るいは被乾燥物または被加熱物自体が付着してセラミッ
クヒータ表面を汚染し、それらが焼き付いてセラミック
ヒーク外周の美観を損なうという問題があった。
そこで、前記セラミックヒータを構成するセラミック体
を暗褐色乃至黒色の暗色系に着色して前記欠点を解消す
ることが考えられ、着色セラミック材として、鉄、マン
ガン、クロム、コバルト、チタン等の金属酸化物の混合
物を着色剤とし、前記暗色系に着色したものが、特公昭
５６−２３５３２号公報や特公昭６１−１２８６８号公
報に提案されている。
を暗褐色乃至黒色の暗色系に着色して前記欠点を解消す
ることが考えられ、着色セラミック材として、鉄、マン
ガン、クロム、コバルト、チタン等の金属酸化物の混合
物を着色剤とし、前記暗色系に着色したものが、特公昭
５６−２３５３２号公報や特公昭６１−１２８６８号公
報に提案されている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかし乍ら、前記酸化物から成る着色剤を加え、加湿し
た水素−窒素混合ガス雰囲気中で焼成した着色アルミナ
質焼結体では色ムラを生じたり、とりわけチタンの場合
にはその金属酸化物までが還 ３− 元されてしまい電気絶縁性や誘電損失等の電気的緒特性
の劣化を引き起こすという問題があった。
た水素−窒素混合ガス雰囲気中で焼成した着色アルミナ
質焼結体では色ムラを生じたり、とりわけチタンの場合
にはその金属酸化物までが還 ３− 元されてしまい電気絶縁性や誘電損失等の電気的緒特性
の劣化を引き起こすという問題があった。
一方、着色剤として金属モリブデン及び／又は金属タン
グステンとを含有せしめたアルミナ質着色セラミックで
も、その熱伝導率は１７Ｗ／ｍＫ程度と低く、大面積の
セラミックヒータでは温度分布の均一性が劣る他、着色
剤として鉄、マンガン、クロム、コバルト、チタン等の
金属酸化物を使用した場合、３００°Ｃ以上の高温下で
は絶縁抵抗の劣化の度合が極めて大であるという課題が
あった。
グステンとを含有せしめたアルミナ質着色セラミックで
も、その熱伝導率は１７Ｗ／ｍＫ程度と低く、大面積の
セラミックヒータでは温度分布の均一性が劣る他、着色
剤として鉄、マンガン、クロム、コバルト、チタン等の
金属酸化物を使用した場合、３００°Ｃ以上の高温下で
は絶縁抵抗の劣化の度合が極めて大であるという課題が
あった。
［発明の目的〕
本発明は上述の欠点に鑑み開発されたもので、その目的
は抵抗体を内蔵した着色セラミック焼結体より成るセラ
ミックヒータとして十分な濃度の暗色系に着色させると
ともに、高温まで高い電気絶縁性を保持し、温度分布が
均一でかつ２．５乃至５μｍの波長領域まで遠赤外線放
射率が十分に高いセラミックヒータを提供することにあ
る。
は抵抗体を内蔵した着色セラミック焼結体より成るセラ
ミックヒータとして十分な濃度の暗色系に着色させると
ともに、高温まで高い電気絶縁性を保持し、温度分布が
均一でかつ２．５乃至５μｍの波長領域まで遠赤外線放
射率が十分に高いセラミックヒータを提供することにあ
る。
１問題を解決するための手段〕
本発明はアルミナ、着色剤及び焼結助剤とから ４
成る着色アルミナ質焼結体中に高融点金属の所要のパタ
ーンから成る抵抗体を内蔵させたセラミックヒータにお
いて、タングステン、モリブデン、レニウムのうち少な
くとも１種を０．５重量％以上、アルミナ焼結体中に金
属粒子として分散させて着色することを特徴とするもの
である。
ーンから成る抵抗体を内蔵させたセラミックヒータにお
いて、タングステン、モリブデン、レニウムのうち少な
くとも１種を０．５重量％以上、アルミナ焼結体中に金
属粒子として分散させて着色することを特徴とするもの
である。
本発明のセラミックヒータは、タングステン、モリブデ
ン、レニウムのうち少なくとも一種を０゜５重量％以上
含有させ、着色アルミナ焼結体中に金属粒子として分散
させることにより、熱伝導率が向上してセラミックヒー
タの温度飽和時における温度分布のバラツキが１０°Ｃ
以内となり、かつ黒体の遠赤外線の放射率を１ｏｏｚと
し、測定温度を５００°Ｃとした場合の２．５乃至５μ
ｍの波長領域の遠赤外線が、７５％以上の放射率を有す
ることとなる。
ン、レニウムのうち少なくとも一種を０゜５重量％以上
含有させ、着色アルミナ焼結体中に金属粒子として分散
させることにより、熱伝導率が向上してセラミックヒー
タの温度飽和時における温度分布のバラツキが１０°Ｃ
以内となり、かつ黒体の遠赤外線の放射率を１ｏｏｚと
し、測定温度を５００°Ｃとした場合の２．５乃至５μ
ｍの波長領域の遠赤外線が、７５％以上の放射率を有す
ることとなる。
［実施例１
次に本発明を実施例に基づき説明する。
まず、純度９９．８％、平均粒径３μｍのアルミナ（Ａ
Ｉｔｏ３）粉末と５ｉＯｚ、ＣａＯ、ＭｇＯ等を主成分
とする焼結助剤と酸化クロム（ｃｒｚｏｉ）及び焼結後
、金属粒子と成るタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍ
Ｏ）、レニウム（Ｒｅ）のうち少なくとも１種の酸化物
あるいは塩類から成る着色剤を焼結後の含有量が第１表
に示した重量比となる様に秤量し、有機溶媒およびアル
ミナポールとともに回転ミルにて混合粉砕し、次いで該
混合粉砕物にブチラール樹脂等のバインダーを加えて混
合し、泥漿を調製した。
Ｉｔｏ３）粉末と５ｉＯｚ、ＣａＯ、ＭｇＯ等を主成分
とする焼結助剤と酸化クロム（ｃｒｚｏｉ）及び焼結後
、金属粒子と成るタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍ
Ｏ）、レニウム（Ｒｅ）のうち少なくとも１種の酸化物
あるいは塩類から成る着色剤を焼結後の含有量が第１表
に示した重量比となる様に秤量し、有機溶媒およびアル
ミナポールとともに回転ミルにて混合粉砕し、次いで該
混合粉砕物にブチラール樹脂等のバインダーを加えて混
合し、泥漿を調製した。
かくして得られた泥漿をドクターブレード法によりシー
ト状に成形し、得られたセラミックグリーンシートを所
定の寸法形状に打ち抜き、該成形体の表面にタングステ
ン（Ｗ）から成る抵抗体ペーストを使用してスクリーン
印刷法により所定の抵抗体パターンを厚膜印刷し、他の
成形体とともに複数枚積層して加熱密着した。
ト状に成形し、得られたセラミックグリーンシートを所
定の寸法形状に打ち抜き、該成形体の表面にタングステ
ン（Ｗ）から成る抵抗体ペーストを使用してスクリーン
印刷法により所定の抵抗体パターンを厚膜印刷し、他の
成形体とともに複数枚積層して加熱密着した。
次に、得られた積層体を加湿した水素−窒素混合ガス雰
囲気中でＨ２／Ｈ２０比を温度とともに調節しながら昇
温し、１５６０乃至１５８０°Ｃの焼成温度で２時間焼
成し、タングステン（Ｗ）から成る発熱抵抗体を内蔵す
る暗色系に着色した縦１４０ｍｍ 、横１００ｍｍ、厚
さ１．５ｍｍのセラミックヒータを得た。
囲気中でＨ２／Ｈ２０比を温度とともに調節しながら昇
温し、１５６０乃至１５８０°Ｃの焼成温度で２時間焼
成し、タングステン（Ｗ）から成る発熱抵抗体を内蔵す
る暗色系に着色した縦１４０ｍｍ 、横１００ｍｍ、厚
さ１．５ｍｍのセラミックヒータを得た。
上記セラミックヒータを用い、設定した各温度で飽和状
態となる様に夫々入力を調節し、設定温度の飽和状態で
の温度分布をサーモピュアで測定し、セラミックヒータ
の中心部と外周部の４点の温度を測定して前記５点の温
度分布の最大温度差を求めた。
態となる様に夫々入力を調節し、設定温度の飽和状態で
の温度分布をサーモピュアで測定し、セラミックヒータ
の中心部と外周部の４点の温度を測定して前記５点の温
度分布の最大温度差を求めた。
また、前記セラミックグリーンシートを複数枚加熱密着
し、前記セラミックヒータと同時に焼成した着色アルミ
ナ質焼結体を使用し、直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板
状に研磨加工した供試材によりレーザーフラッシュ法で
熱伝導率を、同様にして着色アルミナ質焼結体を縦・横
各５０ｍｍ、厚さ２ｍｍの板状に研磨加工し、ＪＩＳＣ
２１４１の規定に基づき相対湿度５０％で１００乃至５
００°Ｃの各温度での体積固有抵抗値を測定した。
し、前記セラミックヒータと同時に焼成した着色アルミ
ナ質焼結体を使用し、直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板
状に研磨加工した供試材によりレーザーフラッシュ法で
熱伝導率を、同様にして着色アルミナ質焼結体を縦・横
各５０ｍｍ、厚さ２ｍｍの板状に研磨加工し、ＪＩＳＣ
２１４１の規定に基づき相対湿度５０％で１００乃至５
００°Ｃの各温度での体積固有抵抗値を測定した。
更に、前記着色アルミナ質焼結体を直径４４ｍｍ、厚さ
３ｎ＋ｎ＋に研磨加工し、ＦＴＩＲ式分光成分光放射率
計て、測定温度を５００°Ｃとし、黒体の遠赤外線の放
射率を１００％として、２．５乃至２５μ刊の波長領域
の遠赤外線を測定し、２．５乃至５μｍの波長領域の遠
赤外線の放射率を測定記録図から求めた。
３ｎ＋ｎ＋に研磨加工し、ＦＴＩＲ式分光成分光放射率
計て、測定温度を５００°Ｃとし、黒体の遠赤外線の放
射率を１００％として、２．５乃至２５μ刊の波長領域
の遠赤外線を測定し、２．５乃至５μｍの波長領域の遠
赤外線の放射率を測定記録図から求めた。
以上の結果を第１表に示す。
尚、従来のＴｉ０ｚ等の金属酸化物を含有した着色アル
ミナ質焼結体から成るセラミックヒータを比較例とした
。
ミナ質焼結体から成るセラミックヒータを比較例とした
。
また、本発明に係るセラミックヒータのサーモピュアに
よる温度分布図の例（試料番号３）を第１図に、比較例
（試料番号２４）を第２図に示す。図中、Ａ乃至Ｅは温
度測定点を示し、ａで示す線上は１８０°Ｃを、ｂで示
す線上は１７０°Ｃを、Ｃで示す線上は１６０°Ｃを表
す。
よる温度分布図の例（試料番号３）を第１図に、比較例
（試料番号２４）を第２図に示す。図中、Ａ乃至Ｅは温
度測定点を示し、ａで示す線上は１８０°Ｃを、ｂで示
す線上は１７０°Ｃを、Ｃで示す線上は１６０°Ｃを表
す。
一方、本発明に係るセラミックヒータの遠赤外線放射率
測定記録図の例（試料番号３）を第３図に示す。
測定記録図の例（試料番号３）を第３図に示す。
（以下余白）
尚、着色アルミナ質焼結体の着色剤として十分な濃度の
暗色系の着色を得ること及び絶縁性の劣化を招かないこ
と、更に他の電気的緒特性を満足するためには、含有す
る金属粒子は焼結体中に０゜５乃至２０重量％の範囲で
、とりわけ前記金属粒子がタングステン及び／又はモリ
ブデンの場合には、焼結体中の酸化クロムと前記タング
ステン及び／又はモリブデンの量比が１．５を越え、５
．０以下であることが望ましい。
暗色系の着色を得ること及び絶縁性の劣化を招かないこ
と、更に他の電気的緒特性を満足するためには、含有す
る金属粒子は焼結体中に０゜５乃至２０重量％の範囲で
、とりわけ前記金属粒子がタングステン及び／又はモリ
ブデンの場合には、焼結体中の酸化クロムと前記タング
ステン及び／又はモリブデンの量比が１．５を越え、５
．０以下であることが望ましい。
また、発熱抵抗体としてタングステン、モリブデンまた
はタングステン−レニウム合金等を使用し、前記着色ア
ルミナ質焼結体と加湿した水素窒素混合ガス雰囲気中で
同時焼成するためには、焼成温度は１３００乃至１７０
０°Ｃが好適である。
はタングステン−レニウム合金等を使用し、前記着色ア
ルミナ質焼結体と加湿した水素窒素混合ガス雰囲気中で
同時焼成するためには、焼成温度は１３００乃至１７０
０°Ｃが好適である。
更に、着色アルミナ質焼結体中に金属粒子を着色剤とし
て含有させるためには、焼成時に１０００乃至１２００
°Ｃの温度までと、該温度を越え１３００乃至１７００
°ＣまでのＨ，／Ｈ２０比を夫々１〜４と５〜２０に設
定することが望ましい。
て含有させるためには、焼成時に１０００乃至１２００
°Ｃの温度までと、該温度を越え１３００乃至１７００
°ＣまでのＨ，／Ｈ２０比を夫々１〜４と５〜２０に設
定することが望ましい。
尚、測定温度を３５０°Ｃとして前記同様に遠赤外線を
測定し、２．５乃至５μｍの波長領域の遠赤外線の放射
率も前記と同様に７５％以上の放射率を有することを確
認した。
測定し、２．５乃至５μｍの波長領域の遠赤外線の放射
率も前記と同様に７５％以上の放射率を有することを確
認した。
［発明の効果１
本発明によれば、高温まで高い電気絶縁性を保持し、そ
の上、高い熱伝導率を有することから、広い面積にわた
り温度分布が均一かつ２．５乃至５μｍの波長領域まで
遠赤外線放射率が十分に高く、エネルギー全体の放射率
が良好かつ均質な暗色系の色調を有するセラミックヒー
タを得ることができる。
の上、高い熱伝導率を有することから、広い面積にわた
り温度分布が均一かつ２．５乃至５μｍの波長領域まで
遠赤外線放射率が十分に高く、エネルギー全体の放射率
が良好かつ均質な暗色系の色調を有するセラミックヒー
タを得ることができる。
第１図は本発明に係るセラミックヒータのサーモピュア
による温度分布図、第２図は従来のセラミックヒータの
サーモピュアによる温度分布図、第３図は本発明に係る
セラミックヒータの遠赤外線放射率の測定記録図、第４
図は従来のセラミックヒータの遠赤外線放射率の測定記
録図である。
による温度分布図、第２図は従来のセラミックヒータの
サーモピュアによる温度分布図、第３図は本発明に係る
セラミックヒータの遠赤外線放射率の測定記録図、第４
図は従来のセラミックヒータの遠赤外線放射率の測定記
録図である。
Claims (1)
- アルミナ、着色剤及び焼結助剤とから成る着色アルミ
ナ質焼結体中に高融点金属の所要のパターンから成る抵
抗体を内蔵させたセラミックヒータにおいて、前記着色
アルミナ質焼結体中に分散した金属粒子としてタングス
テン、モリブデン、レニウムのうち少なくとも１種を０
．５重量％以上含有して成ることを特徴とするセラミッ
クヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022981A JPH03226987A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | セラミックヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022981A JPH03226987A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | セラミックヒータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03226987A true JPH03226987A (ja) | 1991-10-07 |
Family
ID=12097729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022981A Pending JPH03226987A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | セラミックヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03226987A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015151307A (ja) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | 株式会社アテクト | アルミナ焼結体及びその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01119557A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-11 | Kyocera Corp | 着色アルミナ質焼結体 |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2022981A patent/JPH03226987A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01119557A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-11 | Kyocera Corp | 着色アルミナ質焼結体 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015151307A (ja) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | 株式会社アテクト | アルミナ焼結体及びその製造方法 |
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