JPH07326468A - セラミック発熱素子 - Google Patents
セラミック発熱素子Info
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- JPH07326468A JPH07326468A JP6118412A JP11841294A JPH07326468A JP H07326468 A JPH07326468 A JP H07326468A JP 6118412 A JP6118412 A JP 6118412A JP 11841294 A JP11841294 A JP 11841294A JP H07326468 A JPH07326468 A JP H07326468A
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- heating element
- phase
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Abstract
(57)【要約】
【構成】少なくともＣａ、Ｓｒ、ＢａおよびＭｇのうち
の少なくとも１種の元素を含むＬａＣｒＯ3 系固溶体を
主結晶相と、Ｙおよび希土類元素のうちの少なくとも１
種の元素の酸化物を含む第２相、あるいはＳｉおよび周
期律表第５ａ族元素のうちの少なくとも１種の元素の酸
化物を含む第２相とからなることを特徴とする分散含有
するセラミックスを発熱素子として用いる。 【効果】低電圧の印加により４００〜１２００℃の温度
範囲で発熱させることが可能であり、しかも自己発熱型
であることから発熱面積が広く均一であるとともに、素
子形状として任意の形状が選択できる。
の少なくとも１種の元素を含むＬａＣｒＯ3 系固溶体を
主結晶相と、Ｙおよび希土類元素のうちの少なくとも１
種の元素の酸化物を含む第２相、あるいはＳｉおよび周
期律表第５ａ族元素のうちの少なくとも１種の元素の酸
化物を含む第２相とからなることを特徴とする分散含有
するセラミックスを発熱素子として用いる。 【効果】低電圧の印加により４００〜１２００℃の温度
範囲で発熱させることが可能であり、しかも自己発熱型
であることから発熱面積が広く均一であるとともに、素
子形状として任意の形状が選択できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬａＣｒＯ3 系の複合
酸化物系セラミックからなるセラミック製発熱素子に関
するものである。
酸化物系セラミックからなるセラミック製発熱素子に関
するものである。
【０００２】
【従来技術】セラミック発熱素子としては、従来絶縁性
のセラミックであるアルミナ等の表面に白金などの抵抗
体を被覆形成したり、絶縁性のセラミックの内部にタン
グステン等の抵抗体を埋設したものが使用されている。
これらの発熱素子は、７００℃程度までの比較的高温領
域で使用されるが、発熱が局所的でまた形状が円筒状あ
るいは平板形状に限定される。
のセラミックであるアルミナ等の表面に白金などの抵抗
体を被覆形成したり、絶縁性のセラミックの内部にタン
グステン等の抵抗体を埋設したものが使用されている。
これらの発熱素子は、７００℃程度までの比較的高温領
域で使用されるが、発熱が局所的でまた形状が円筒状あ
るいは平板形状に限定される。
【０００３】一方、発熱素子としてはチタン酸バリウム
に代表されるＰＴＣサーミスタと呼ばれる抵抗素子が知
られているが、この素子は電気抵抗が正の温度係数を有
するとともにある温度以上になると電気抵抗が急激に大
きくなる特徴を有する。例えば、チタン酸バリウム系Ｐ
ＴＣサ−ミスタは、半導体化のためＮｂ、Ｔａのドナ−
成分やあるいはＭｎ、Ｃｕの粒界ポテンシャルバリア形
成のためのアクセプタ−成分が微量加えられている。こ
の発熱素子は、３５０℃程度までの比較的低温領域で使
用されており、通電初期に電気抵抗が小さいため応答性
に優れ、ごくわずかな時間で所定の温度に達する。ま
た、この素子は高温で電気抵抗が大きいため、自己温度
制御機能を有することも特徴である。
に代表されるＰＴＣサーミスタと呼ばれる抵抗素子が知
られているが、この素子は電気抵抗が正の温度係数を有
するとともにある温度以上になると電気抵抗が急激に大
きくなる特徴を有する。例えば、チタン酸バリウム系Ｐ
ＴＣサ−ミスタは、半導体化のためＮｂ、Ｔａのドナ−
成分やあるいはＭｎ、Ｃｕの粒界ポテンシャルバリア形
成のためのアクセプタ−成分が微量加えられている。こ
の発熱素子は、３５０℃程度までの比較的低温領域で使
用されており、通電初期に電気抵抗が小さいため応答性
に優れ、ごくわずかな時間で所定の温度に達する。ま
た、この素子は高温で電気抵抗が大きいため、自己温度
制御機能を有することも特徴である。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上述
の絶縁性のセラミック表面あるいは内部に発熱体を有す
る素子においては、電圧を印加すると電圧分布が不均一
なため、局所的な発熱が生じるという問題があり、また
発熱体形状を限定されるという欠点を有する。また、自
己温度制御機能を有するＰＴＣサ−ミスタにおいては形
状は任意に変えられるものの作動限界温度が３５０℃と
低いという欠点を有する。
の絶縁性のセラミック表面あるいは内部に発熱体を有す
る素子においては、電圧を印加すると電圧分布が不均一
なため、局所的な発熱が生じるという問題があり、また
発熱体形状を限定されるという欠点を有する。また、自
己温度制御機能を有するＰＴＣサ−ミスタにおいては形
状は任意に変えられるものの作動限界温度が３５０℃と
低いという欠点を有する。
【０００５】本発明は、上述の従来品に比較して使用限
界温度が高く、任意の形状を有する自己発熱型の発熱素
子を提供することを目的とした。
界温度が高く、任意の形状を有する自己発熱型の発熱素
子を提供することを目的とした。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明者は、酸化物系
セラミック系抵抗体として、特にＬａＣｒＯ3 に着目し
発熱素子としての性能について検討を重ねた結果、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇの少なくとも一つを固溶するＬａ
ＣｒＯ3 固溶体を主結晶相とし、第２成分としてＹおよ
びＹｂ、Ｎｄ、Ｅｒ等の希土類元素から選ばれる少なく
とも１種、あるいはＳｉおよびＶ、Ｎｂ、Ｔａの周期律
表第５ａ族元素から選ばれた少なくとも１種の元素の酸
化物を含有させたＬａＣｒＯ3 系セラミックスが、高温
度で温度が均一で発熱面積の大きな発熱素子と成り得る
ことを見出だした。
セラミック系抵抗体として、特にＬａＣｒＯ3 に着目し
発熱素子としての性能について検討を重ねた結果、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇの少なくとも一つを固溶するＬａ
ＣｒＯ3 固溶体を主結晶相とし、第２成分としてＹおよ
びＹｂ、Ｎｄ、Ｅｒ等の希土類元素から選ばれる少なく
とも１種、あるいはＳｉおよびＶ、Ｎｂ、Ｔａの周期律
表第５ａ族元素から選ばれた少なくとも１種の元素の酸
化物を含有させたＬａＣｒＯ3 系セラミックスが、高温
度で温度が均一で発熱面積の大きな発熱素子と成り得る
ことを見出だした。
【０００７】以下、本発明を詳述すると、本発明の発熱
素子は、いずれもＣａ、Ｂａ、ＳｒおよびＭｇの少なく
とも１種の元素を含むＬａＣｒＯ3 系ペロブスカイト型
固溶体を主結晶相とするものである。Ｃａ、Ｂａおよび
Ｓｒは、ＬａＣｒＯ3 におけるＬａへの置換元素であ
り、ＭｇはＣｒへの置換元素であり、これらはＬａとＣ
ｒに対してそれぞれ１〜３０原子％の割合で置換含有さ
れる。
素子は、いずれもＣａ、Ｂａ、ＳｒおよびＭｇの少なく
とも１種の元素を含むＬａＣｒＯ3 系ペロブスカイト型
固溶体を主結晶相とするものである。Ｃａ、Ｂａおよび
Ｓｒは、ＬａＣｒＯ3 におけるＬａへの置換元素であ
り、ＭｇはＣｒへの置換元素であり、これらはＬａとＣ
ｒに対してそれぞれ１〜３０原子％の割合で置換含有さ
れる。
【０００８】また、本発明の発熱素子における大きな特
徴は、組織上、前記ＬａＣｒＯ3 系ペロブスカイト型固
溶体を主結晶相と第２相により構成され、第２相として
ＹおよびＬａ、Ｙｂ、Ｓｃ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙな
どの希土類元素の酸化物を含むか、あるいはＶ、Ｎｂ、
Ｔａなどの周期律表第５ａ族元素およびＳｉのうちの少
なくとも１種の元素の酸化物を含むことを特徴とするも
のである。
徴は、組織上、前記ＬａＣｒＯ3 系ペロブスカイト型固
溶体を主結晶相と第２相により構成され、第２相として
ＹおよびＬａ、Ｙｂ、Ｓｃ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙな
どの希土類元素の酸化物を含むか、あるいはＶ、Ｎｂ、
Ｔａなどの周期律表第５ａ族元素およびＳｉのうちの少
なくとも１種の元素の酸化物を含むことを特徴とするも
のである。
【０００９】この第２相中にＹあるいは希土類元素を含
む場合、全量中に酸化物換算で０．００１〜２０重量
％、特に１〜５重量％の割合で含有されることが望まし
い。この第２相は、ＹおよびＹｂ、Ｎｄ、Ｅｒ等の希土
類の酸化物は単独、あるいいはＬａ2 Ｏ3 との複合酸化
物として存在し、特に結晶相として存在すことが望まし
い。全量に対するＹおよび希土類元素の添加比率が０．
００１重量％より小さいと材料を焼結させることが難し
く、比率が２０重量％を越えると電気抵抗が大きくなる
傾向にあり発熱素子としてあまり適さなくなるためであ
る。
む場合、全量中に酸化物換算で０．００１〜２０重量
％、特に１〜５重量％の割合で含有されることが望まし
い。この第２相は、ＹおよびＹｂ、Ｎｄ、Ｅｒ等の希土
類の酸化物は単独、あるいいはＬａ2 Ｏ3 との複合酸化
物として存在し、特に結晶相として存在すことが望まし
い。全量に対するＹおよび希土類元素の添加比率が０．
００１重量％より小さいと材料を焼結させることが難し
く、比率が２０重量％を越えると電気抵抗が大きくなる
傾向にあり発熱素子としてあまり適さなくなるためであ
る。
【００１０】また、第２相中にＳｉやＶ、Ｎｂ、Ｔａな
どの周期律表第５ａ族元素を含む場合、酸化物換算で全
量中０．００１〜１５重量％、特に１〜５重量％の割合
で含有されることが望ましい。これは、０．００１重量
％より少ないと材料を焼結させることが難しく、１５重
量％を越えると電気抵抗が大きくなる傾向にあり発熱素
子としてあまり適さなくなるためである。添加したＳ
ｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａは酸化物の結晶として析出すること
が望ましい。
どの周期律表第５ａ族元素を含む場合、酸化物換算で全
量中０．００１〜１５重量％、特に１〜５重量％の割合
で含有されることが望ましい。これは、０．００１重量
％より少ないと材料を焼結させることが難しく、１５重
量％を越えると電気抵抗が大きくなる傾向にあり発熱素
子としてあまり適さなくなるためである。添加したＳ
ｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａは酸化物の結晶として析出すること
が望ましい。
【００１１】なお、本発明においては、ＬａＣｒＯ3 の
固溶成分であるＣａ、Ｓｒ、Ｍｇが少量ＣａＯ、Ｓｒ
Ｏ、ＭｇＯとして析出する場合があるが、特に問題はな
い。
固溶成分であるＣａ、Ｓｒ、Ｍｇが少量ＣａＯ、Ｓｒ
Ｏ、ＭｇＯとして析出する場合があるが、特に問題はな
い。
【００１２】また、発熱素子は、急速昇温が要求される
場合があるため、本質的に熱衝撃に強くなければならな
い。そのため本発明では発熱素子として材料の熱衝撃性
と電気抵抗と開気孔率との関係について検討した結果、
開気孔率が大きくなると熱衝撃に対しては強くなるが電
気抵抗が増大し発熱素子として機能しなくなる傾向にあ
ることが判明した。そこで、最適な開気孔率について検
討を行ったところ、開気孔率が３０％以下、特に２〜１
０％以下が望ましいことがわかった。
場合があるため、本質的に熱衝撃に強くなければならな
い。そのため本発明では発熱素子として材料の熱衝撃性
と電気抵抗と開気孔率との関係について検討した結果、
開気孔率が大きくなると熱衝撃に対しては強くなるが電
気抵抗が増大し発熱素子として機能しなくなる傾向にあ
ることが判明した。そこで、最適な開気孔率について検
討を行ったところ、開気孔率が３０％以下、特に２〜１
０％以下が望ましいことがわかった。
【００１３】また、発熱素子の結晶粒子径も熱衝撃に影
響を与える因子の１つであり、結晶粒子径が大き過ぎて
も、また小さすぎても発熱素子の熱衝撃が弱くなる傾向
がある。よって、結晶粒子径に対しても検討を行った結
果、主結晶相の平均結晶粒径が０．５〜３０μｍ、特に
３〜１０μｍの範囲が良好であることがわかった。
響を与える因子の１つであり、結晶粒子径が大き過ぎて
も、また小さすぎても発熱素子の熱衝撃が弱くなる傾向
がある。よって、結晶粒子径に対しても検討を行った結
果、主結晶相の平均結晶粒径が０．５〜３０μｍ、特に
３〜１０μｍの範囲が良好であることがわかった。
【００１４】次に上記セラミック発熱素子を作製する方
法を説明する。具体的には、主結晶相を構成する、Ｌ
ａ、Ｃｒの金属酸化物や、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの酸化物
と、第２相を形成するＹあるいは希土類元素の酸化物、
またはＳｉ、周期律表第５ａ族元素の酸化物粉末、ある
いは熱処理により酸化物を形成する炭酸塩、硝酸塩、酢
酸塩などの金属化合物を用いて、これらを前述したよう
な組成範囲を満足するように配合し、ボ−ルミル、振動
ミルなどの周知の方法より混合した後、その混合粉末を
金型プレス、押し出し法、冷間静水圧プレス法により所
定の形状に成形した後、１２００〜１６５０℃、酸化性
雰囲気中で２〜１０時間焼成することにより発熱素子を
作製することができる。
法を説明する。具体的には、主結晶相を構成する、Ｌ
ａ、Ｃｒの金属酸化物や、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの酸化物
と、第２相を形成するＹあるいは希土類元素の酸化物、
またはＳｉ、周期律表第５ａ族元素の酸化物粉末、ある
いは熱処理により酸化物を形成する炭酸塩、硝酸塩、酢
酸塩などの金属化合物を用いて、これらを前述したよう
な組成範囲を満足するように配合し、ボ−ルミル、振動
ミルなどの周知の方法より混合した後、その混合粉末を
金型プレス、押し出し法、冷間静水圧プレス法により所
定の形状に成形した後、１２００〜１６５０℃、酸化性
雰囲気中で２〜１０時間焼成することにより発熱素子を
作製することができる。
【００１５】なお、発熱素子の寸法精度が必要な場合
は、予めＣａ、Ｓｒ、Ｂａを含有したＬａＣｒＯ3 固溶
体粉末を作製した後、この固溶体粉末にＹや希土類元素
の酸化物、あるいはＳｉや周期律表第５ａ族元素の酸化
物を添加し混合した後、上述と同様な方法により成形、
焼成を行うと良い。
は、予めＣａ、Ｓｒ、Ｂａを含有したＬａＣｒＯ3 固溶
体粉末を作製した後、この固溶体粉末にＹや希土類元素
の酸化物、あるいはＳｉや周期律表第５ａ族元素の酸化
物を添加し混合した後、上述と同様な方法により成形、
焼成を行うと良い。
【００１６】また、焼成に際して、上記の組成物とは別
にＣｒ2 Ｏ3 の粉末を、上述の混合粉末に０．０１〜１
重量％添加すると焼結性が向上し、焼成温度を添加しな
い場合に比較して、５０℃程度低下させることができ
る。
にＣｒ2 Ｏ3 の粉末を、上述の混合粉末に０．０１〜１
重量％添加すると焼結性が向上し、焼成温度を添加しな
い場合に比較して、５０℃程度低下させることができ
る。
【００１７】本発明におけるセラミック発熱素子によれ
ば、前述したセラミック材料を抵抗体としてそれ自体に
通電することにより、自己発熱性を有し、しかも均一焼
結体であるため均一な発熱が可能で、また従来の自己発
熱型の発熱素子に比較して作動温度の高温化を図ること
が可能であるため、その素子としての利用分野を大きく
拡大することができる。本発明の発熱素子は、例えば図
１に示すように円筒状焼結体からなる抵抗体１と抵抗体
の両端に形成した電極２、３により構成される。この発
熱素子は電極２、３に５０Ｖ以下の電圧を印加すること
により、図２に示したように約４００〜１２００℃の温
度で作動させることが可能である。本発明の発熱素子は
円筒形状の他、平板形状をはじめ円筒スパイラル、ハニ
カム構造など任意の形状に作製することができる。
ば、前述したセラミック材料を抵抗体としてそれ自体に
通電することにより、自己発熱性を有し、しかも均一焼
結体であるため均一な発熱が可能で、また従来の自己発
熱型の発熱素子に比較して作動温度の高温化を図ること
が可能であるため、その素子としての利用分野を大きく
拡大することができる。本発明の発熱素子は、例えば図
１に示すように円筒状焼結体からなる抵抗体１と抵抗体
の両端に形成した電極２、３により構成される。この発
熱素子は電極２、３に５０Ｖ以下の電圧を印加すること
により、図２に示したように約４００〜１２００℃の温
度で作動させることが可能である。本発明の発熱素子は
円筒形状の他、平板形状をはじめ円筒スパイラル、ハニ
カム構造など任意の形状に作製することができる。
【００１８】
【作用】一般にＬａＣｒＯ3 で表されるランタンクロマ
イトは本来絶縁体であるが、これにＣａが固溶すると下
記化１
イトは本来絶縁体であるが、これにＣａが固溶すると下
記化１
【００１９】
【化１】
【００２０】で表されるようにホ−ルが生成する。この
ようなＬａＣｒＯ3 固溶体はホ−ル濃度が低いため発熱
素子として利用できる。
ようなＬａＣｒＯ3 固溶体はホ−ル濃度が低いため発熱
素子として利用できる。
【００２１】しかしながら、ＬａＣｒＯ3 固溶体の大き
な問題は難焼結性のため素子作製が極めて難しい事であ
る。一般的は、ＬａＣｒＯ3 固溶体は大気中２０００℃
以上の温度またはＡｒ等の不活性気体中１９００℃以上
の温度でなければ焼結できない。ＬａＣｒＯ3 固溶体は
発熱素子としての利用を期待されながらも実用化されな
かった大きな原因は、このように焼成温度が高いため、
その結果製造コストが極めて高くなるためである。
な問題は難焼結性のため素子作製が極めて難しい事であ
る。一般的は、ＬａＣｒＯ3 固溶体は大気中２０００℃
以上の温度またはＡｒ等の不活性気体中１９００℃以上
の温度でなければ焼結できない。ＬａＣｒＯ3 固溶体は
発熱素子としての利用を期待されながらも実用化されな
かった大きな原因は、このように焼成温度が高いため、
その結果製造コストが極めて高くなるためである。
【００２２】本発明においては、ＬａＣｒＯ3 固溶体に
ＹおよびＹｂ、Ｎｄ等の希土類元素、あるいはＳｉやＮ
ｂ等の周期律表第５ａ族元素の酸化物を添加すると、Ｌ
ａＣｒＯ3 固溶体の焼結が極めて促進され１６５０℃以
下の温度においても焼結が可能となることを見出した。
本発明によると、Ｙ、Ｙｂ、Ｓｉ、Ｎｄなどの酸化物を
添加するとこれらの元素は高温においてＬａＣｒＯ3 系
主結晶のＬａと置換固溶し、主結晶の表面にＬａ酸化物
が生成する。このＬａ酸化物とＬａＣｒＯ3 から蒸発し
たＣｒ酸化物蒸気が反応してＬａを含む液相が生成さ
れ、Ｃｒ酸化物の蒸発抑制と液相中のＬａおよびＣｒイ
オン等の拡散が促進され、その結果焼結が促進されると
推定される。また、添加物がＬａの場合は、Ｌａの酸化
物は直接蒸発成分と反応し、Ｃｒ成分の凝縮を美防ぐこ
とにより焼結が促進される。
ＹおよびＹｂ、Ｎｄ等の希土類元素、あるいはＳｉやＮ
ｂ等の周期律表第５ａ族元素の酸化物を添加すると、Ｌ
ａＣｒＯ3 固溶体の焼結が極めて促進され１６５０℃以
下の温度においても焼結が可能となることを見出した。
本発明によると、Ｙ、Ｙｂ、Ｓｉ、Ｎｄなどの酸化物を
添加するとこれらの元素は高温においてＬａＣｒＯ3 系
主結晶のＬａと置換固溶し、主結晶の表面にＬａ酸化物
が生成する。このＬａ酸化物とＬａＣｒＯ3 から蒸発し
たＣｒ酸化物蒸気が反応してＬａを含む液相が生成さ
れ、Ｃｒ酸化物の蒸発抑制と液相中のＬａおよびＣｒイ
オン等の拡散が促進され、その結果焼結が促進されると
推定される。また、添加物がＬａの場合は、Ｌａの酸化
物は直接蒸発成分と反応し、Ｃｒ成分の凝縮を美防ぐこ
とにより焼結が促進される。
【００２３】しかも、本発明における発熱素子は、低電
圧の印加により４００〜１２００℃の温度範囲発熱させ
ることが可能で、しかも自己発熱型であることから発熱
面積が広く均一である。また、素子形状として任意の形
状が選択できる。
圧の印加により４００〜１２００℃の温度範囲発熱させ
ることが可能で、しかも自己発熱型であることから発熱
面積が広く均一である。また、素子形状として任意の形
状が選択できる。
【００２４】
実施例１ 純度９９．５％以上，平均結晶粒子径が約２〜３μｍの
Ｌａ0.9 Ｃａ0.1 ＣｒＯ3 、Ｌａ0.9 Ｂａ0.1 Ｃｒ
Ｏ3 、Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 ＣｒＯ3 、ＬａＣｒ0.9 Ｍｇ
0.1 ＣｒＯ3 粉末に対して表１に示す割合でＹおよび希
土類元素からなる酸化物を添加し、ボ−ルミルにて２０
時間混合した後、１５００〜１６００℃の温度で３〜７
時間焼成し、大きさ４×４×６５ｍｍの焼結体を作製し
た。
Ｌａ0.9 Ｃａ0.1 ＣｒＯ3 、Ｌａ0.9 Ｂａ0.1 Ｃｒ
Ｏ3 、Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 ＣｒＯ3 、ＬａＣｒ0.9 Ｍｇ
0.1 ＣｒＯ3 粉末に対して表１に示す割合でＹおよび希
土類元素からなる酸化物を添加し、ボ−ルミルにて２０
時間混合した後、１５００〜１６００℃の温度で３〜７
時間焼成し、大きさ４×４×６５ｍｍの焼結体を作製し
た。
【００２５】この試料に対してアルキメデス法により開
気孔率と走査型電子顕微鏡により主結晶相の平均結晶粒
子径を測定した。また、焼結体に対してＰｔ電極を被着
して１０００℃、大気中での電気抵抗を測定した。その
結果を表１に示した。
気孔率と走査型電子顕微鏡により主結晶相の平均結晶粒
子径を測定した。また、焼結体に対してＰｔ電極を被着
して１０００℃、大気中での電気抵抗を測定した。その
結果を表１に示した。
【００２６】
【表１】
【００２７】これより、添加物のないＮo.１、２の試料
は、この温度ではまったく焼結しなかった。それに対し
て、本発明品は、Ｙなどの酸化物の添加量が０．００１
重量％より小さい試料Ｎo.３、１２では材料が不十分
で、開気孔率が３０％より大きくなり電気抵抗が大きく
なった。またその添加量が２０重量％を越える試料Ｎ
ｏ．１２、２５では電気抵抗が大きくなった。本発明品
の試料のうち添加量が０．００１〜２０重量％の試料
は、いずれも１〜１５％程度の開気孔率を有するととも
に、０．１５Ω−ｃｍ以下の電気抵抗を示し、この範囲
が特に発熱素子に最適な特性を示した。
は、この温度ではまったく焼結しなかった。それに対し
て、本発明品は、Ｙなどの酸化物の添加量が０．００１
重量％より小さい試料Ｎo.３、１２では材料が不十分
で、開気孔率が３０％より大きくなり電気抵抗が大きく
なった。またその添加量が２０重量％を越える試料Ｎ
ｏ．１２、２５では電気抵抗が大きくなった。本発明品
の試料のうち添加量が０．００１〜２０重量％の試料
は、いずれも１〜１５％程度の開気孔率を有するととも
に、０．１５Ω−ｃｍ以下の電気抵抗を示し、この範囲
が特に発熱素子に最適な特性を示した。
【００２８】実施例２ 純度９９．３％以上，平均結晶粒子径が約２〜３μｍの
Ｌａ０．９ Ｃａ0.1 ＣｒＯ3 、Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 Ｃｒ
Ｏ3 、ＬａＣｒ0.9 Ｍｇ0.1 ＣｒＯ3 粉末に対して、表
２に示す割合でＳｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａの各酸化物を添加
し、実施例１と同様にして大きさ４×４×６５ｍｍの焼
結体を作製した。そして、この試料を用いて、実施例１
と同様な方法により開気孔率、結晶粒子径および電気抵
抗を測定した。その結果を表２に示した。
Ｌａ０．９ Ｃａ0.1 ＣｒＯ3 、Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 Ｃｒ
Ｏ3 、ＬａＣｒ0.9 Ｍｇ0.1 ＣｒＯ3 粉末に対して、表
２に示す割合でＳｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａの各酸化物を添加
し、実施例１と同様にして大きさ４×４×６５ｍｍの焼
結体を作製した。そして、この試料を用いて、実施例１
と同様な方法により開気孔率、結晶粒子径および電気抵
抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００２９】
【表２】
【００３０】これより、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａの添加量
が０．００１重量％より小さいと緻密化が十分でなく、
開気孔率が３０％より大きくなり電気抵抗が大きくなっ
た。
が０．００１重量％より小さいと緻密化が十分でなく、
開気孔率が３０％より大きくなり電気抵抗が大きくなっ
た。
【００３１】添加量が１５％重量を越えると電気抵抗が
大きくなった。これに対して、本発明品の試料は、添加
量が０．００１〜１５重量％の範囲内でいずれも１〜１
５％程度の開気孔率を有するとともに、０．１５Ω−ｃ
ｍ以下の電気抵抗を示し、この範囲が特に発熱素子に最
適な特性を示した。
大きくなった。これに対して、本発明品の試料は、添加
量が０．００１〜１５重量％の範囲内でいずれも１〜１
５％程度の開気孔率を有するとともに、０．１５Ω−ｃ
ｍ以下の電気抵抗を示し、この範囲が特に発熱素子に最
適な特性を示した。
【００３２】実施例３ 実施例１、２の試料Ｎo.５、２２、４４を用いてＰｔ電
極を電極間距離を５０ｍｍとなるように取り付け、印加
電圧を変化させて大気中にて試料の温度を測定した。そ
の結果を図２に示した。図２からも明らかなように、い
ずれの試料とも８００℃まで２０秒以内で温度が到達し
た。また、電極間の温度分布は±２０℃より小さかっ
た。これより、本発明のセラミックは高温作動の発熱素
子として利用することができることが分かる。
極を電極間距離を５０ｍｍとなるように取り付け、印加
電圧を変化させて大気中にて試料の温度を測定した。そ
の結果を図２に示した。図２からも明らかなように、い
ずれの試料とも８００℃まで２０秒以内で温度が到達し
た。また、電極間の温度分布は±２０℃より小さかっ
た。これより、本発明のセラミックは高温作動の発熱素
子として利用することができることが分かる。
【００３３】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のセラミック
発熱素子は、低電圧の印加により４００〜１２００℃の
温度範囲で発熱させることが可能であり、しかも自己発
熱型であることから発熱面積が広く均一であるととも
に、素子形状として任意の形状が選択できる。
発熱素子は、低電圧の印加により４００〜１２００℃の
温度範囲で発熱させることが可能であり、しかも自己発
熱型であることから発熱面積が広く均一であるととも
に、素子形状として任意の形状が選択できる。
【図１】本発明のセラミック発熱素子の構造を説明する
ための概略図である。
ための概略図である。
【図２】本発明におけるセラミック発熱素子の印加電圧
と試料温度との関係を示す図である。
と試料温度との関係を示す図である。
１ 抵抗体 ２、３ 電極
Claims (2)
- 【請求項１】少なくともＣａ、Ｓｒ、ＢａおよびＭｇの
うちの少なくとも１種の元素を含むＬａＣｒＯ3 系固溶
体を主結晶相と、Ｙおよび希土類元素のうちの少なくと
も１種の元素の酸化物を含む第２相とからなることを特
徴とするセラミック発熱素子。 - 【請求項２】少なくともＣａ、Ｓｒ、ＢａおよびＭｇの
うちの少なくとも１種の元素を含むＬａＣｒＯ3 系固溶
体を主結晶相と、Ｓｉおよび周期律表第５ａ族元素のう
ちの少なくとも１種の元素の酸化物を含む第２相とから
なることを特徴とする分散含有することを特徴とするセ
ラミック発熱素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11841294A JP3145568B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | セラミック発熱素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11841294A JP3145568B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | セラミック発熱素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07326468A true JPH07326468A (ja) | 1995-12-12 |
| JP3145568B2 JP3145568B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=14736011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11841294A Expired - Fee Related JP3145568B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | セラミック発熱素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3145568B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106187187A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-12-07 | 曹柏青 | 陶瓷制备方法、陶瓷及玄武岩拉丝漏板 |
-
1994
- 1994-05-31 JP JP11841294A patent/JP3145568B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106187187A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-12-07 | 曹柏青 | 陶瓷制备方法、陶瓷及玄武岩拉丝漏板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3145568B2 (ja) | 2001-03-12 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |