JPH0727798B2 - セラミツクヒ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種装置、機器等を加熱する発熱源として用い
るセラミックヒータに関するものである。

〔従来の技術〕

従来から使用されているセラミックヒータとしては、タ
ングステン、モリブデンなどの金属粉末やガラス粉末、
有機粘着剤等を混練して成るペーストを印刷手法によっ
て所定の発熱抵抗体パターンをセラミック体表面に印刷
し、他のセラミック体を積重ねた後、焼結一体化するこ
とによってセラミック体中に発熱抵抗体を埋設して構成
したものが最も多く使用されている。

この他、例えば実公昭60−30605に見られる如くβ−ス
ポデューメン、コージライトなどのセラミック体中に電
気抵抗体１を内包せしめたヒータなどがある。

〔従来技術の問題点〕

ところが、上記の如き発熱抵抗パターンをアルミナセラ
ミック体中に埋設してなるいわゆるセラミックヒータで
はアルミナセラミック自体の耐熱衝撃性が小さいこと及
び膜厚手法により形成した発熱抵抗パターンの抵抗−温
度係数が高くそのため、通電初期の温度立上がりは極め
て速いものの、温度上昇に伴い抵抗値が高くなり、通電
電流が制限される結果、発熱抵抗体からの発生熱量は少
なく、被加熱物体に対する加熱容量が小さいものとなる
という欠点があった。

一方、後者のβ−スポジュメン、コージライトセラミッ
ク体中にニクロム、鉄クロム、タングステン、モリブデ
ンなどから成る発熱抵抗体を内包したヒータでは、該発
熱抵抗体が内部空間中に浮いた状態で配設されているこ
ととあいまって上記β−スポジュメン、コージエライト
は一般に多孔質セラミック体であることから発熱抵抗体
から発生した熱の伝導性が悪く加熱効率が低い。

また、発熱抵抗体の支持が無いことから耐振性に乏しい
ものであり、断線し易く、また所定位置に固定され難い
ため発熱分布特性が長期間に亘って変化するなど耐久性
の面からも不都合があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記に鑑みて、本発明ヒータでは、耐熱衝撃性が大き
く、緻密性のジルコンコージェライトセラミック体中に
Ni−Cr合金製の発熱抵抗体を内蔵したことを特徴とす
る。

〔実施例〕

以下、図によって本発明実施例を説明する。

第１図及び第２図は本発明に係るセラミックヒータＨの
一部を破断した示したものであって、１はジルコンコー
ジライト製のベースで、このベース１には溝1aが形成さ
れ、該溝1a中にはコイル状の発熱抵抗体２が挿填され、
この発熱抵抗体２の両端はリード2aとしてベース１の外
部へ導出されている。このように溝1a中に挿填された状
態のものにベース１に対して、同じくジルコンロージラ
イトセラミック製の板状体である蓋部材３が、ガラス質
接着剤４でもって接着され、封止してあることによって
発熱抵抗２が装填された溝1a内は外気と遮断されてい
る。

ところで、上記ベース1,蓋部材３は第１表に物性を示し
たようにジルコンコージライトは緻密質であるが、従来
のセラミックヒータの構成材である緻密質のアルミナセ
ラミックに比べほぼ同程の強度をもち、そのうえ耐熱衝
撃性が約２倍ある。

しかもこのジルコンコージライトは、コージライト、β
−スポジュメンなどのセラミックにくらベ、機械強度
（曲げ強さ）も大きく、熱伝導率も大きいなど優れた特
性をもっている。

また、本発明に係るヒータＨの発熱抵抗体２としてはニ
クロム線（Ni80％,Cr20％）、カンタル線（Cr22％、Al
5.5％、Ni72.5％）などの抵抗温度係数小さいものを用
いる。因みに在来のアルミナセラミック中に印刷手法に
よる発熱抵抗パターンの構成には粉末のタングステンを
用いて、そのタングステン自体の20℃における抵抗温度
係数は0.0045（抵抗率は5.48×10^-8Ωｍ）であるのに対
し、ニクロムでは抵抗温度係数は0.00003（抵抗率は100
〜110×10^-8Ωｍ）であることから、かかるニクロム
線、カンタル線から成る抵抗発熱体２では通電して発熱
による温度上昇によっても抵抗値は極度に増加すること
がなく、その結果、発熱高温時においても流れる電流を
低減するように作用せず、所定の熱エネルギーを発生す
ることが可能となる。

すなわち、第３図に示したようにヒータへの通電開始
後、本発明によるセラミックヒータ（抵抗値10Ω）のも
のを100Vの電源に接続した場合、10Aの電流が流れるの
に対し、従来のセラミックヒータでは抵抗温度係数が大
きいことから、図中点線で示したような電流曲線とな
る。したがって両ヒータの発生熱エネルギーは斜線を施
した分だけ差異が生じ、結局、本発明セラミックヒータ
は発熱容量が大きく被加熱物体の温度上昇を早期ならし
めることができる。

なお、上記実施例においては、ジルコンコージライトか
ら成るベース１に形成した溝1a内にコイル状をした発熱
抵抗体２の外周の一部が溝1a及び蓋部材３の壁面にて当
接支持される実施例を挙げたが、これに限らず、発熱抵
抗体２を直にジルコンコージライトセラミック体内に埋
設したものであってもよい。

〔発明の効果〕

叙上のように本発明に係るセラミックヒータは緻密質で
耐熱衝撃性、機械強度、熱伝導率が大きいジルコンコー
ジライトセラミック体中にニクロム線、カンタル線など
抵抗温度係数の小さい発熱抵抗線を埋設して構成された
ものであることから、強度が大きく温度の立上り特性に
すぐれ、発熱容量が大きく、被加熱物体の温度を効率よ
く加熱することができるなど優れた作用効果を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例によるセラミックヒータの一部を
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、第３図は本発明実施例によるセラ
ミックヒータの電流特性を示した図である。 H:セラミックヒータ、1:ベース、2:発熱抵抗体、3:蓋部
材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ジルコンコージライト系セラミック体中に
   抵抗温度係数の小さいニッケル−クロム合金系の発熱抵
   抗線を内蔵したことを特徴とするセラミックヒータ。