JPH06223956A - セラミックヒーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】強アルカリ溶液等のガラスを溶かす作用のある
液体中に浸漬しても長期間にわたって正常に作動させる
ことができるセラミックヒーターを提供することにあ
る。 【構成】セラミックスから成る絶縁基体１の内部に発熱
体パターン２を埋設して成るセラミックヒーターであっ
て、前記絶縁基体１の外表面を耐食性金属層５で被覆し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセラミックヒーター、特
に液体中に浸漬されて用いられるセラミックヒーターの
改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミックヒーターはアルミナセ
ラミックス等の電気絶縁材料から成る絶縁基体の内部に
タングステン、モリブデン、レニウム、白金等の高融点
金属粉末を主成分とする発熱体パターンが埋設されて構
成されており、発熱体パターンに外部より電力を供給
し、該発熱体パターンにジュール発熱を起こさせること
によってセラミックヒーターとして機能する。尚、前記
セラミックヒーターのアルミナセラミックス等の電気絶
縁材料から成る絶縁基体は、一般に、主原料としてのア
ルミナ粉末約９０重量％に焼結助剤としてのシリカ粉
末、カルシア粉末、マグネシア粉末等を約１０重量％添
加したものを所定形状に成形するとともにこれを高温で
焼成し、主原料としてのアルミナ粒子を焼結助剤から成
るガラス質で接着一体化させることによって製作されて
いる。

【０００３】また前記セラミックヒーターによる液体の
加熱は、内部に発熱体パターンを埋設させた絶縁基体の
一部を液体中に浸漬し、発熱体パターンが発するジュー
ル熱を絶縁基体を介し液体に伝達させることによって行
われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のセラミックヒーターはその絶縁基体を構成するアル
ミナセラミックス中に約１０重量％程度のガラス質が存
在するため、セラミックヒーターを強アルカリ溶液等を
加熱するのに使用し、セラミックヒーターの絶縁基体を
強アルカリ溶液等に浸漬した場合、セラミックヒーター
の絶縁基体に含まれるガラス質が強アルカリ溶液に溶出
し、絶縁基体の表面から発熱体パターンの埋設されてい
る内部にかけて多数の微小空洞が形成されてしまい、そ
の結果、前記微小空洞を介して発熱体パターンに強アル
カリ溶液等が接触し、発熱体パターンにショートや漏電
を引き起こすという欠点を有していた。

【０００５】

【目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、そ
の目的は強アルカリ溶液等のガラスを溶かす作用のある
液体中に浸漬しても長期間にわたって正常に作動させる
ことができるセラミックヒーターを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミックス
から成る絶縁基体の内部に発熱体パターンを埋設して成
るセラミックヒーターであって、前記絶縁基体の外表面
を耐食性金属層で被覆したことを特徴とするものであ
る。

【０００７】

【作用】本発明のセラミックヒーターによれば絶縁基体
の外表面を耐食性金属層で被覆したことから絶縁基体を
アルカリ溶液等のガラスを溶かす作用のある液体に浸漬
したとしても該アルカリ溶液等は前記耐食性金属層によ
って絶縁基体に直接接触するのが阻止され、その結果、
絶縁基体に含まれるガラス質が強アルカリ溶液に溶出
し、絶縁基体の表面から内部にかけて多数の微小空洞が
形成されるのが皆無となるとともに微小空洞に強アルカ
リ溶液等が入り込むことによって発生する発熱体パター
ンのショート及び漏電も皆無となる。

【０００８】

【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図１は本発明のセラミックヒーターの一実施例を示
す一部破断斜視図であり、本発明のセラミックヒーター
は基本的に絶縁基体１の内部に発熱体パターン２を埋設
させて構成されている。

【０００９】前記絶縁基体１は発熱体パターン２を電気
的絶縁を維持しつつ保持する作用を為し、アルミナセラ
ミックス等の電気絶縁材料により形成されている。

【００１０】また前記アルミナセラミックス等の電気絶
縁材料より成る絶縁基体１は略円柱状の芯体１ａと、該
芯体１ａを被覆する被覆層１ｂとから構成されており、
芯体１ａと被覆層１ｂとの間に発熱体パターン２が配設
されることとなる。

【００１１】前記絶縁基体１は、先ず芯体１ａとなる円
柱状の生セラミック成形体及び被覆層１ｂとなるセラミ
ックグリーンシートを準備するとともに芯体１ａとなる
円柱状の生セラミック成形体の外周表面に被覆層１ｂと
なるセラミックグリーンシートをセラミックペーストか
ら成る接着剤を介して巻回接着し、最後にこれを約１６
００℃の温度で焼成し、芯体１ａとなる円柱状の生セラ
ミック成形体及び被覆層１ｂとなるセラミックグリーン
シートを焼結一体化させることによって製作される。

【００１２】尚、前記芯体１ａとなる円柱状の生セラミ
ック体は例えばアルミナセラミックスから成る場合、主
原料としてのアルミナ及び焼結助剤としてのシリカ、カ
ルシア、マグネシア等の原料粉末に適当なバインダー、
溶剤を添加混合して調整するとともにこれを従来周知の
押し出し成形法を採用して円柱状となすことによって成
形される。

【００１３】また、前記被覆層１ｂとなるセラミックグ
リーンシートは、前記芯体１ａと実質的に同一組成の原
料粉末に適当なバインダー、溶剤を添加混合して泥漿状
となすとともにこれを従来周知のドクターブレード法や
カレンダーロール法等のシート成形技術を採用して所定
厚みのシート状となすことによって成形される。

【００１４】更に前記芯体１ａとなる円柱状の生セラミ
ック体と被覆層１ｂとなるセラミックグリーンシートと
を接着する接着剤は、前記芯体１ａ及び被覆層１ｂと実
質的に同一組成の原料粉末に適当なバインダー、溶剤を
添加混合してペースト状となすことによって製作され
る。

【００１５】前記絶縁基体１はまたその内部にタングス
テン、モリブデン、レニウム、白金等の金属粉末から成
る屈曲状の発熱体パターン２が埋設されており、該発熱
体パターン２はそれ自体が有する電気抵抗値によって所
定の電力が印加されると所定温度にジュール発熱する。

【００１６】尚、前記発熱体パターン２は例えばタング
ステンから成る場合、タングステン粉末に前記絶縁基体
１と実質的に同一組成の原料粉末及び適当なバインダ
ー、溶剤を添加混合して得た金属ペーストを被覆層１ｂ
となるセラミックグリーンシートの内面側に予めスクリ
ーン印刷法等の厚膜手法を採用し、所定パターンに印刷
塗布しておくことによって絶縁基体１の芯体１ａと被覆
層１ｂとの間に屈曲状に形成される。

【００１７】また前記発熱体パターン２はその両端部２
ａが被覆層１ｂに形成したスルーホール２ｂを介して絶
縁基体１の外表面に露出しており、該露出する両端部２
ａには外部電源と接続されるリード端子３が銀ろう等の
ろう材を介し取着されている。

【００１８】前記リード端子３は発熱体パターン２にジ
ュール発熱を起こさせるための所定電力を印加する作用
を為し、リード端子３を外部電源に接続し、外部電源か
ら供給される電力を発熱体パターン２に印加することに
よって発熱体パターン２はセラミックヒーターとしての
所定温度にジュール発熱する。

【００１９】尚、前記リード端子３はニッケル等の金属
から成る断面円形の棒状体であり、ニッケル等のインゴ
ット（塊）を従来周知の金属加工法を採用し所定の棒状
に加工することによって製作される。

【００２０】また前記リード端子３が銀ろう等のろう材
を介して取着される発熱体パターン２の両端部２ａはそ
の露出表面にニッケル等の耐食性に優れ、且つろう材と
の濡れ性に優れる金属を０．０５乃至５．０μｍの厚み
に層着させておくと、前記発熱体パターン２の両端部２
ａが酸化腐食するのを有効に防止することができるとと
もに該両端部２ａとリード端子３との接合を容易、且つ
強固なものとなすことが可能となる。従って、前記発熱
体パターン２の両端部２ａが酸化腐食するのを有効に防
止するとともに該両端部２ａとリード端子３との接合を
容易、且つ強固なものとするには発熱体パターン２の両
端部２ａにニッケル等の耐食性に優れ、且つろう材との
濡れ性に優れる金属を０．０５乃至５．０μｍの厚みに
層着させておくことが望ましい。

【００２１】また一方、前記絶縁基体１の外表面にはタ
ングステン、モリブデン等の高融点金属粉末から成る下
地金属層４とニッケル、金等の耐食性金属から成る耐食
性金属層５とが被着されている。

【００２２】前記下地金属層４は耐食性金属層５を絶縁
基体１に被着させる際の下地金属として作用し、タング
ステン、モリブデン等の高融点金属粉末に適当なバイン
ダー、溶剤を添加混合して得た金属ペーストを予め絶縁
基体１の芯体１ａとなる円柱状生セラミック体の端面及
び被覆層１ｂとなるセラミックグリーンシートの外面側
に従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用し印
刷塗布しておくことによって絶縁基体１の外表面の略全
面に被着形成される。

【００２３】また前記下地金属層４の上面には耐食性金
属層５が被着されており、該耐食性金属層５は絶縁基体
１に強アルカリ溶液等が直接接触するのを阻止し、絶縁
基体１に含まれるガラス質が強アルカリ溶液に溶出して
絶縁基体１の表面から内部にかけて多数の微小空洞が形
成されるのを皆無とする作用を為し、これによって前記
微小空洞に強アルカリ溶液等が入り込み発熱体パターン
２にショート（短絡）や漏電等を発生するのが皆無とな
る。

【００２４】前記耐食性金属層５はニッケル、金等の耐
食性金属から成り、従来周知の電解メッキ法、無電解メ
ッキ法を採用することによって下地金属層４の上面に
０．５乃至５０μｍの厚みに層着される。この場合、耐
食性金属層５はその下部に下地金属層４が予め配されて
いるため絶縁基体１の外表面に極めて強固に被着する。

【００２５】かくして本発明のセラミックヒーターによ
れば、絶縁基体１を強アルカリ溶液等の液体中に浸漬す
るとともに発熱体パターン２にリード端子３を介して電
力を供給し、発熱体パターン２をジュール発熱させれ
ば、その熱は絶縁基体１を通して液体に伝達され、液体
が所定温度に加熱されてセラミックヒーターとしての機
能が発揮される。

【００２６】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば種々
の変更は可能であり、例えば上述の実施例では絶縁基体
１をアルミナセラミックスで形成したが、ムライトセラ
ミックスや窒化アルミニウムセラミックス、ガラスセラ
ミックス等の他の電気絶縁材料で形成してもよい。

【００２７】また、上述の実施例では絶縁基体１は円柱
状であったが、板状や他の形状のものであっても良い。

【００２８】

【発明の効果】本発明のセラミックヒーターによれば絶
縁基体の外表面を耐食性金属層で被覆したことから絶縁
基体をアルカリ溶液等のガラスを溶かす作用のある液体
に浸漬したとしても該アルカリ溶液等は前記耐食性金属
層によって絶縁基体に直接接触するのが阻止され、その
結果、絶縁基体に含まれるガラス質が強アルカリ溶液に
溶出し、絶縁基体の表面から内部にかけて多数の微小空
洞が形成されるのが皆無となるとともに微小空洞に強ア
ルカリ溶液等が入り込むことによって発生する発熱体パ
ターンのショート及び漏電も皆無となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミックヒーターの一実施例を示す
一部破断斜視図である。

【符号の説明】

１・・・絶縁基体 １ａ・・芯体 １ｂ・・被覆層 ２・・・発熱体パターン ５・・・耐食性金属層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックスから成る絶縁基体の内部に発
   熱体パターンを埋設して成るセラミックヒーターであっ
   て、前記絶縁基体の外表面を耐食性金属層で被覆したこ
   とを特徴とするセラミックヒーター。