JPH0834122B2 - 炭化珪素発熱体 - Google Patents
炭化珪素発熱体Info
- Publication number
- JPH0834122B2 JPH0834122B2 JP62121767A JP12176787A JPH0834122B2 JP H0834122 B2 JPH0834122 B2 JP H0834122B2 JP 62121767 A JP62121767 A JP 62121767A JP 12176787 A JP12176787 A JP 12176787A JP H0834122 B2 JPH0834122 B2 JP H0834122B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- heating element
- coating
- carbide heating
- cvd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は炭化珪素発熱体に係り、特に炭化珪素の酸化
による劣化を防止し、その寿命を大幅に延長した炭化珪
素発熱体に関する。
による劣化を防止し、その寿命を大幅に延長した炭化珪
素発熱体に関する。
［従来の技術］ 非金属発熱体は、通電によりそれ自体の抵抗でジュー
ル熱を出して発熱する抵抗であって、金属質発熱体に比
し融点が高いため、主として高温度の電気炉、間接加熱
式抵抗炉に使用されている。
ル熱を出して発熱する抵抗であって、金属質発熱体に比
し融点が高いため、主として高温度の電気炉、間接加熱
式抵抗炉に使用されている。
非金属発熱体の代表的なものとして、炭化珪素発熱体
が知られている。炭化珪素発熱体は、他の発熱体に比
し、次のような優れた特徴を有するため、金属発熱体で
あるNiCr系あるいはFe−Cr−Al系発熱体と共に広く使用
されている。
が知られている。炭化珪素発熱体は、他の発熱体に比
し、次のような優れた特徴を有するため、金属発熱体で
あるNiCr系あるいはFe−Cr−Al系発熱体と共に広く使用
されている。
使用可能温度が高く、発熱体表面温度1600℃、炉内
1500℃まで自由に使用できる。
1500℃まで自由に使用できる。
化学的に安定で、空気中においても、またガス雰囲
気に対しても他の発熱体に比し優れた抵抗性を有し、大
気汚染、騒音公害がない。
気に対しても他の発熱体に比し優れた抵抗性を有し、大
気汚染、騒音公害がない。
単位面積当りの発熱量がNiCr系の５〜10倍と非常に
大きい。
大きい。
発熱体の交換が容易である。
抵抗の温度特性が一般に高温度で温度係数が正とな
るため、温度調節が容易である。
るため、温度調節が容易である。
一般に、管状炭化珪素発熱体10は、第２図に示す如
く、中央部の発熱部１、該発熱部１の両側の低抵抗部２
及び端子部３を備え、例えば次のようにして製造されて
いる。
く、中央部の発熱部１、該発熱部１の両側の低抵抗部２
及び端子部３を備え、例えば次のようにして製造されて
いる。
即ち、まず、炭化珪素粉に有機バインダーを添加混合
して成形した後、焼結する。次いで中央以外の部分の抵
抗を下げるため珪素を含浸処理し、更に導線の接触抵抗
を少なくするためにアルミニウム等を溶射吹付けして端
子部３を形成する。
して成形した後、焼結する。次いで中央以外の部分の抵
抗を下げるため珪素を含浸処理し、更に導線の接触抵抗
を少なくするためにアルミニウム等を溶射吹付けして端
子部３を形成する。
［発明が解決しようとする問題点］ 発熱部が再結晶炭化珪素よりなる炭化珪素発熱体は、
気孔率が20〜30％と高い多孔質であるため、使用特にそ
の表面より炭化珪素が次式による酸化反応で徐々に酸化
され珪素（SiO2）が生成し易い。
気孔率が20〜30％と高い多孔質であるため、使用特にそ
の表面より炭化珪素が次式による酸化反応で徐々に酸化
され珪素（SiO2）が生成し易い。
SiC＋2O2→SiO2＋CO2 この酸化反応は、その初期においては過剰の酸化によ
る表面拡散が起こるが、次第に珪酸の内部拡散により酸
化が進行する。
る表面拡散が起こるが、次第に珪酸の内部拡散により酸
化が進行する。
珪酸の生成により、発熱体の抵抗値は局部的に高くな
り、局部的な異常発熱が起こる。また、使用時の高温と
使用後の冷却により珪素被膜の破壊、剥離が繰り返さ
れ、これは更に内部への亀裂の原因となって発熱体の機
械的破壊につながる。
り、局部的な異常発熱が起こる。また、使用時の高温と
使用後の冷却により珪素被膜の破壊、剥離が繰り返さ
れ、これは更に内部への亀裂の原因となって発熱体の機
械的破壊につながる。
このように、炭化珪素発熱体においては、炭化珪素の
酸化に発熱体の寿命が支配されており、炭化珪素の酸化
を防止することが重要とされている。
酸化に発熱体の寿命が支配されており、炭化珪素の酸化
を防止することが重要とされている。
従来、炭化珪素発熱体の表面に粘土と水ガラスからな
る混合物を塗布した後、加熱処理してガラス質保護層を
形成し、炭化珪素体表面を外気と遮断して酸化を防止し
たものが用いられているが、このような発熱体では炭化
珪素とガラス質保護層との熱膨張差に起因する亀裂発生
の問題があり、十分な酸化防止効果が得られない。
る混合物を塗布した後、加熱処理してガラス質保護層を
形成し、炭化珪素体表面を外気と遮断して酸化を防止し
たものが用いられているが、このような発熱体では炭化
珪素とガラス質保護層との熱膨張差に起因する亀裂発生
の問題があり、十分な酸化防止効果が得られない。
これに対し、炭化珪素発熱部の管内外表面に炭化珪素
のCVD被膜を形成して、熱膨張差の問題を解決すると共
に、酸化を防止する提案がなされている（特公昭59−23
072号）。しかしながら、CVD被膜により確実に酸化防止
を図るためには、均一かつ均質な高特性CVD被膜を形成
する必要があるが、そのようなCVD被膜を発熱体の細管
状体内壁面に安定かつ確実に形成することは、必ずしも
容易なことではない。
のCVD被膜を形成して、熱膨張差の問題を解決すると共
に、酸化を防止する提案がなされている（特公昭59−23
072号）。しかしながら、CVD被膜により確実に酸化防止
を図るためには、均一かつ均質な高特性CVD被膜を形成
する必要があるが、そのようなCVD被膜を発熱体の細管
状体内壁面に安定かつ確実に形成することは、必ずしも
容易なことではない。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記従来の問題点を解決し、炭化珪素発熱体
の酸化を防止することにより、その寿命を大幅に延長す
る炭化珪素発熱体を提供するものである。
の酸化を防止することにより、その寿命を大幅に延長す
る炭化珪素発熱体を提供するものである。
本発明の炭化珪素発熱体は、管状炭化珪素発熱体の発
熱部外表面のみにCVD法による炭化珪素被膜を形成する
と共に、両端の開口部を封じたものである。
熱部外表面のみにCVD法による炭化珪素被膜を形成する
と共に、両端の開口部を封じたものである。
［作用］ 本発明の発熱体は、発熱部外表面がCVD法による緻密
で高純度な炭化珪素被膜で被覆され、外気と遮断されて
いるため、外表面部からの酸化劣化が防止される。
で高純度な炭化珪素被膜で被覆され、外気と遮断されて
いるため、外表面部からの酸化劣化が防止される。
また、両端の開口部が封じられているため、管内部へ
の外気の流入が阻止され、炭化珪素発熱部の内表面から
の酸化劣化も防止される。
の外気の流入が阻止され、炭化珪素発熱部の内表面から
の酸化劣化も防止される。
しかも、本発明においては、管内壁面にCVD被膜を形
成する必要はなく、発熱部外表面へのCVD被膜の形成及
び両端開口部の封止は、極めて容易に行うことができる
ため、本発明の炭化珪素発熱体は高い生産性のもとに容
易かつ効率的に製造することができる。
成する必要はなく、発熱部外表面へのCVD被膜の形成及
び両端開口部の封止は、極めて容易に行うことができる
ため、本発明の炭化珪素発熱体は高い生産性のもとに容
易かつ効率的に製造することができる。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。
る。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の炭化珪素発熱体10の
一実施例を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図、（ｃ）は端部の軸
線方向の拡大断面図である。
一実施例を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図、（ｃ）は端部の軸
線方向の拡大断面図である。
本実施例の炭化珪素発熱体10は、中央部の発熱部１、
該発熱部１の両側のSi含浸処理等を施した低抵抗部２及
び両端の端子部３を備えている。発熱部１は、炭化珪素
基体1aの外表面にCVD法による炭化珪素（SiC）被膜ｂが
形成されており、また、発熱体内孔５の両端は、例えば
アルミニウム等よりなる栓状体４を装入後、加熱融着さ
せるなどの方法により封じられている。なおSiC被膜は
発熱部１以外の外周面にも形成して良い。
該発熱部１の両側のSi含浸処理等を施した低抵抗部２及
び両端の端子部３を備えている。発熱部１は、炭化珪素
基体1aの外表面にCVD法による炭化珪素（SiC）被膜ｂが
形成されており、また、発熱体内孔５の両端は、例えば
アルミニウム等よりなる栓状体４を装入後、加熱融着さ
せるなどの方法により封じられている。なおSiC被膜は
発熱部１以外の外周面にも形成して良い。
SiC被膜の形成には、まず、炭化珪素発熱体の被膜形
成表面部をCVD反応の析出温度域に加熱し、CVD反応ガス
を供給してCVD反応させ、基板表面にSiCを析出させる。
SiCの析出量は、CVD反応ガスの供給量又は加熱時間を調
節することにより容易に調整し得る。
成表面部をCVD反応の析出温度域に加熱し、CVD反応ガス
を供給してCVD反応させ、基板表面にSiCを析出させる。
SiCの析出量は、CVD反応ガスの供給量又は加熱時間を調
節することにより容易に調整し得る。
なお、形成するSiC被膜の厚さは、発熱体の用途、規
模、要求される特性等により、適宜決定されるが、一般
には５〜50μｍ程度の厚さとするのが好ましい。被膜厚
さが５μｍ未満では十分な酸化防止効果が得られず、ま
た50μｍを超えても効果にほとんど差異はない。
模、要求される特性等により、適宜決定されるが、一般
には５〜50μｍ程度の厚さとするのが好ましい。被膜厚
さが５μｍ未満では十分な酸化防止効果が得られず、ま
た50μｍを超えても効果にほとんど差異はない。
また、SiC被膜は、被膜を形成するSiC粒子径が小さい
程、緻密な被膜となり、酸化防止効果の優れたものとな
る。同時に、気孔率は小さい程好ましく、また、不純物
含有率も低い程SiCの良好な特性が発揮され、優れた被
膜となる。
程、緻密な被膜となり、酸化防止効果の優れたものとな
る。同時に、気孔率は小さい程好ましく、また、不純物
含有率も低い程SiCの良好な特性が発揮され、優れた被
膜となる。
なおSiCはCH3SiCl3又はSiCl4/CH4等のCVD原料ガスのC
VD反応により、 熱分解、例えば CH3SiCl3→SiC＋3HCl あるいは 金属ハロゲン化物の還元、例えば SiCl4＋CH4→SiC＋4HCl なる反応で析出する。
VD反応により、 熱分解、例えば CH3SiCl3→SiC＋3HCl あるいは 金属ハロゲン化物の還元、例えば SiCl4＋CH4→SiC＋4HCl なる反応で析出する。
その他のCVD原料ガスとしては次のものが挙げられ
る。
る。
SiH4/CH4 SiH4/C2H4 SiH4/CH3H8 SiCl4/CCl4 SiCl4/CH3H8 （CH3）2SiCl2 発熱体の両端開口を封じるには、前記の如く栓状体を
装填し、融着させるのが簡便であるが、その他の手段に
よっても良い。該両端開口に装填する物質は、アルミニ
ウム以外の金属、合金であっても良く、合成樹脂やセラ
ミックであっても良い。もしくは封止するようにしても
良い。なお、両端開口部をアルミニウム等の金属や合金
で封止することにより、端部の抵抗を更に減ずることが
できる。
装填し、融着させるのが簡便であるが、その他の手段に
よっても良い。該両端開口に装填する物質は、アルミニ
ウム以外の金属、合金であっても良く、合成樹脂やセラ
ミックであっても良い。もしくは封止するようにしても
良い。なお、両端開口部をアルミニウム等の金属や合金
で封止することにより、端部の抵抗を更に減ずることが
できる。
［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の炭化珪素発熱体は、管状
炭化珪素発熱体の発熱部外表面のみにCVD法による炭化
珪素被膜を有し、かつ、両端の開口部が封じられている
ものであって、発熱部の酸化劣化が有効に防止され、極
めて長寿命のものとなる。
炭化珪素発熱体の発熱部外表面のみにCVD法による炭化
珪素被膜を有し、かつ、両端の開口部が封じられている
ものであって、発熱部の酸化劣化が有効に防止され、極
めて長寿命のものとなる。
しかも、本発明の炭化珪素発熱体は、内周面にCVD被
膜を形成する必要がないから、製造コストも低廉であ
り、しかも容易かつ効率的に製造することができる。
膜を形成する必要がないから、製造コストも低廉であ
り、しかも容易かつ効率的に製造することができる。
第１図は本発明の炭化珪素発熱体の一実施例を示す図で
あって、（ａ）は斜視図、（ｂ）、（ｃ）は断面図であ
る。第２図は従来の発熱体を示す斜視図である。 １……炭化珪素発熱部、1a……基体、 1b……CVD被膜、２……低抵抗部、 ３……端子部、10……炭化珪素発熱体。
あって、（ａ）は斜視図、（ｂ）、（ｃ）は断面図であ
る。第２図は従来の発熱体を示す斜視図である。 １……炭化珪素発熱部、1a……基体、 1b……CVD被膜、２……低抵抗部、 ３……端子部、10……炭化珪素発熱体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 一雄 東京都杉並区高円寺南１−１−11 (56)参考文献 特開 昭62−198075（ＪＰ，Ａ) 特公 昭36−6332（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭45−40982（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭59−23072（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】管状炭化珪素発熱体の発熱部外表面のみに
CVD法による炭化珪素被膜を有し、かつ、両端の開口部
が封じられていることを特徴とする炭化珪素発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62121767A JPH0834122B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | 炭化珪素発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62121767A JPH0834122B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | 炭化珪素発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63285891A JPS63285891A (ja) | 1988-11-22 |
| JPH0834122B2 true JPH0834122B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=14819381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62121767A Expired - Lifetime JPH0834122B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | 炭化珪素発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0834122B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0810406D0 (en) * | 2008-06-06 | 2008-07-09 | Kanthal Ltd | Electrical resistance heating elements |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5923072A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-06 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 内燃機関の点火時期制御装置 |
| JPS6060990A (ja) * | 1983-09-15 | 1985-04-08 | 株式会社デンソー | 遠赤外線放射発熱体 |
| JP2524578B2 (ja) * | 1986-02-25 | 1996-08-14 | 東芝セラミツクス株式会社 | 炭化珪素発熱体 |
-
1987
- 1987-05-19 JP JP62121767A patent/JPH0834122B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63285891A (ja) | 1988-11-22 |
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