JPH0378994A - セラミック製ヒータ - 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 本発明は各種調理器具や工業用設備等の加熱源として用
いるセラミック製ヒータに関し、特に５００℃以上の高
温で使用可能なセラミック製ヒータに関するものである
。

従来の技術 従来より調理器具や工業用設備等の加熱源として使用さ
れているセラミック製ヒータとしてはタングステン、モ
リブデンなどの金属粉末を主成分とするペーストを印刷
手法によりセラミックシートに印刷し、所定の発熱パタ
ーン形成したのち、他のセラミックシートを積み重ね、
この後焼結し、−電化したものが最も多く使用されてい
る。

さらに、例えば実公昭６０−３０６０５号公報に見られ
るように、β−スポジューメン、コージＩライトなどの
セラミック体中に発熱体を内包させたヒータなどがある
。

また、最近では窒化物系セラミック体に形成した溝中に
発熱抵抗線を内挿したセラミック製ヒータ（実開昭６４
−１３６８９号公報）も提案されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、タングステン等の金属粉末からなる発熱
パターンをアルミナなどのセラミックシート中に埋設し
たセラミックヒータでは、５００℃以上の高温で使用す
る場合セラミックシート自体の耐熱衝撃性に劣るため、
容易に割れが発生するという問題があった。

一方、β−スポジニ−メン、コープイライトなどのセラ
ミック体中に発熱体を内包したヒータは、一般に多孔質
であるため発熱体の熱伝達が悪く、特に高温領域で使用
すると発熱体の温度のみが上昇するため、発熱体が容易
に断線するという現象が生じる。

また、窒化物系セラミック体に形成した溝中に発熱抵抗
線を内挿したセラミック製ヒータは溝中の発熱抵抗線の
熱が窒化物系セラミック体にうまく伝達しにくいため断
線寿命の面で問題があった。また窒化物系セラミック体
自体の高温での電気絶縁性が悪いため安全性の面におい
ても問題があった。

本発明は従来の窒化物系セラミック体を用いたセラミッ
ク製ヒータの課題を解決するもので、５００℃以上の高
温において使用可能なセラミック製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 上記課題を解決するために、本発明では、窒化物系セラ
ミック体に形成した溝中に発熱体を内挿するとともに、
電融マグネシア粉末を充填するものである。また、この
電融マグネシア粉末に酸化ニッケル粉末を添加するもの
である。

作用 一般に、電融マグネシア粉末は熱伝導性に優れるととも
に高温での電気絶縁性に優れる。

このため、窒化物系セラミック体の溝中に発熱体を内挿
し、溝中の残りの空隙部に電融マグネシア粉末を充填す
ることにより、発熱体の熱をすみやかに窒化物系セラミ
ック体に伝達することができるため、発熱体の断線寿命
は長くなる。

また、発熱体は電融マグネシア粉末で窒化物系セラミッ
ク体と電気絶縁されるため安全性に優れたものとなる。

このような理由により５００℃以上の高温領域で使用し
ても電気絶縁において安全性の高い、また発熱体の断線
寿命においても長いセラミック製ヒータが可能となる。

一方、窒化物系セラミック体の溝が構成上極めて気密性
の高い状態に保持された場合、５００℃以上の高温で使
用すると発熱体の酸化や窒化現象が進行し溝内部はどん
どん減圧になり、やがて真空に近い状態に至り、発熱体
の成分元素（クロム、鉄など）の著しい蒸発現象が起こ
り発熱体の断線寿命は極めて短くなるという問題が生じ
る。

しかし、このような場合、電融解マグネシア粉末に酸化
ニッケル粉末を添加すれば、酸化ニッケル粉末が溝中の
真空度に応じて酸素を放出し、常に一定の酸素濃度を維
持することが可能となり、上述した発熱体の成分元素の
蒸発を抑制することができ、発熱体の断線寿命を長くす
ることが可能となる。

なお、この酸化ニッケル粉末の電融マグネシア粉末に対
する添加量は電気絶縁性に悪影響を与えない０．１重量
％〜１０重量％の範囲がよい。

実施例 以下、本発明の具体的な実施例を添付図面に基づいて説
明する。

（実施例１） 図において、１ａは窒化ケイ素を主成分とし、酸化イツ
トリウムなどの金属酸化物を微量添加した窒化物系セラ
ミックからなる円板状のベースで、このベース１ａには
溝１ｂが形成されている。

この溝１ｂの中心部にはコイル状のニクロム線（Ｎｉ８
０％、Ｃｒ２Ｏ％）からなる発熱体２が位置せしめられ
、この発熱体２と溝１ｂとの空隙部には電融マグネシア
粉末３が充填されている。

このように発熱体２を溝１ｂに内挿したベース１ａには
ベース１ａと同じ組成の円板状のカバーＩＣで一体化し
、窒化物系セラミック体１が形成されている。

なお、カバーＩＣは無機接着剤等で一体化されている。

このようにして得られる本発明のセラミック製ヒータお
よび従来のアルミナを用いタングステンのペーストで発
熱パターンを印刷したセラミックヒータ（従来例）さら
に、本実施例においてベース１ａの溝１ｂに電融マグネ
シア粉末を充填してない従来のセラミック製ヒータ（比
較例）について、それぞれ次に示す評価を行なった。

評価はそれぞれのヒータ表面が６００℃になるように電
圧コントロールし、３０分通電−１５分休止を１サイク
ルとする断続通電試験を行な（１、断線寿命を測定する
ことにより行なった。

また、この時の発熱体とヒータ表面間の電気絶縁抵抗を
測定することにより行なった。

これらの評価結果を第１表に示した。

第　　１　　表 第１表に示すように、アルミナにタングステンの金属粉
末のペーストを印刷した従来例のセラミックヒータは断
続通電試験における急熱急冷において、わずか１７回で
セラミックに割れが生じ、すぐに断線が起こった。また
電気絶縁抵抗も０．３ＭΩと１ＭΩ以下であり、安全性
の面においても問題があった。

また、セラミック製ヒータの溝に電融マグネシア粉末を
充填してない比較例のセラミック製ヒータでは発熱体の
熱伝達が悪く、発熱体の温度上昇が著しく高くなるため
５２回と非常に短いサイクルで断線が生じた。また窒化
物系セラミックの電気絶縁性が悪いため、０．ＩＭΩと
極めて低い電気絶縁抵抗を示し、問題があった。

これらに対して本実施例のセラミック製ヒータは溝に電
融マグネシア粉末を充填しているため、発熱体の熱伝達
が優れるため断線寿命は１２４２回と極めて長くなった
。

また、発熱線は電融マグネシア粉末で絶縁されているた
め、電気絶縁抵抗も３．２ＭΩと高い値を示した。

このように本実施例のセラミック製ヒータは５００℃以
上の高温において、実用可能な特性を示した。

（実施例２） 実施例１と同様のベース１ａの溝１ｂの中心部にコイル
状のニクロム線（Ｎ　ｉ　８０％、Ｃｒ２Ｏ％）からな
る発熱体２を位置せしめ、この発熱体２と溝１ｂとの空
隙部には酸化ニッケル粉末を１重量％含有する電融マグ
ネシア粉末を充填した。

以下、実施例１と同様にして、本実施例のセラミック製
ヒータを完成した。

このようにして得られたセラミック製ヒータと実施例１
に示した電融マグネシア粉末のみを充填したセラミック
製ヒータとを比較したところ、断線寿命において著しい
差が見られ、実施例２のセラミック製ヒータは実施例１
のそれに比較して約３倍長い３８００回の断線寿命を示
した。

このように電融マグネシア粉末に酸化ニッケル粉末を添
加することにより発熱体の断線寿命を著しく長くするこ
とが可能となった。

なお、本実施例において、窒化物系セラミック体として
窒化ケイ素を主成分とし、酸化イツトリウムを添加した
ものを用いたが、特にこれに限定されるものではなく、
他の窒化アルミニウムなどを主成分とするものなどでも
よい。

また、発熱体においてもニクロム線、またコイル状に限
定されるものではなく、他の発熱体、また形状において
も可能である。

さらにセラミック製ヒータの形状においても円板状に限
定されるものではなく、他の形状、たとえばナベ形状等
でもよい。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、窒化
物系セラミック体に形成した溝中に発熱体を内挿すると
ともに、電融マグネシア粉末を充填することにより、ま
た前記電融マグネシア粉末に酸化ニッケル粉末を添加す
ることにより、５００℃以上の高温において使用可能な
セラミック製ヒータを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるセラミック製ヒータ
の一部を破断して示す平面図、第２図は第１図における
Ｘ−Ｘ線部の一部拡大断面図である。 １・・・・・・窒化物系セラミック体、１ｂ・・・・・
・溝、２・・・・・・発熱体、３・・・・・・電融マグ
ネシア粉末。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒化物系セラミック体に形成した溝中に発熱体を
   内挿するとともに電融マグネシア粉末を充填したセラミ
   ック製ヒータ。
2. （２）電融マグネシア粉末に酸化ニッケル粉末を添加し
   た請求項１記載のセラミック製ヒータ。