JPH10302939A - Ceramic heater - Google Patents

Ceramic heater

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Publication number
JPH10302939A
JPH10302939A JP10916497A JP10916497A JPH10302939A JP H10302939 A JPH10302939 A JP H10302939A JP 10916497 A JP10916497 A JP 10916497A JP 10916497 A JP10916497 A JP 10916497A JP H10302939 A JPH10302939 A JP H10302939A
Authority
JP
Japan
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power supply
ceramic
plate
flange
ceramic body
Prior art date
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Pending
Application number
JP10916497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuto Hashimoto
勝人 橋本
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Publication of JPH10302939A publication Critical patent/JPH10302939A/en
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  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic heater capable of reducing temperature rise time, uniformly heating over a period of time without causing thermal deformation or the like, and free from function degrading even by shock due to drop or the like. SOLUTION: A heating element constituting this ceramic heater comprises a cylindrical ceramic body 10 having its conductivity. A thick stage top part is formed continuously at a flange 18. In addition, a metal layer is formed partly on an end face of the flange 18, a power supply plate 32 is bonded with this metal layer, further, an insulation spacer 39 having its substantially same thickness as the power supply plate 32 is bonded with a remaining dividing flange 18 (holding part 15), and by means by a press plate (insulation plate 36), both of the power supply plate 32 and the ceramic space 39 are engagingly locked with an above casing 35 simultaneously.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、特にガラス管の真
空封止等に用いられる筒型のセラミック製ヒータに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylindrical ceramic heater used particularly for vacuum sealing a glass tube.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、一般産業分野や半導体分野な
ど、さまざまな分野でヒータが使用されており、用途に
応じて板状や円筒状等をしたヒータが用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, heaters have been used in various fields such as the general industrial field and the semiconductor field, and plate-like or cylindrical heaters have been used depending on the application.

【0003】一用途として、ガラス管の真空封止に用い
られているヒータがある。以下、ガラス管の真空封止方
法を例に挙げて従来技術を説明する。
As one application, there is a heater used for vacuum sealing a glass tube. Hereinafter, the prior art will be described using a vacuum sealing method of a glass tube as an example.

【0004】一般に、ガラス管の真空封止は、ランプ、
真空管又はブラウン管の製造に用いられている。真空管
は片側封止のガラス容器内に電極を挿入し、未封止側か
ら真空ポンプで脱気を行いながら、ヒータでガラス管を
加熱、溶断させ、内部を真空封止することによって作ら
れる。
Generally, vacuum sealing of a glass tube is performed by using a lamp,
Used in the manufacture of vacuum tubes or cathode ray tubes. The vacuum tube is made by inserting an electrode into a glass container sealed on one side, heating and fusing the glass tube with a heater, and vacuum-sealing the inside while degassing with a vacuum pump from the unsealed side.

【0005】上記のような真空封止には、図4に示すよ
うな治具51が用いられるが、この治具51には断熱材
52の内側に筒状のヒータ53を内蔵してある。そし
て、このヒータ53の内側に上記真空管のガラス管を挿
入して加熱、溶断するようになっている。
A jig 51 as shown in FIG. 4 is used for the above-mentioned vacuum sealing. The jig 51 has a built-in cylindrical heater 53 inside a heat insulating material 52. The glass tube of the vacuum tube is inserted inside the heater 53 to heat and blow.

【0006】上記ヒータ53の構造は図5に示すよう
に、筒状の絶縁スペーサ56の表裏にヒータ線57を螺
旋状に備えたものを耐熱金属からなるケース55の内部
に備え、上記ヒータ線57に導通するリード線54を導
出してある。上記ヒータ線57にはニクロム線等の金属
製ヒータが用いられるが、体積固有抵抗が非常に小さい
ことからガラス管を溶断する温度を得るためには、幅2
mm,厚さ0.5mm程度の帯状とし、図5のように絶
縁スペーサ56を介して表裏2重に螺旋状としてある。
As shown in FIG. 5, the structure of the heater 53 is such that a heater wire 57 spirally provided on the front and back of a cylindrical insulating spacer 56 is provided inside a case 55 made of a heat-resistant metal. A lead wire 54 leading to 57 is led out. As the heater wire 57, a metal heater such as a nichrome wire is used. However, since the volume resistivity is very small, the width 2 is required to obtain a temperature at which the glass tube is blown.
mm and a thickness of about 0.5 mm, and as shown in FIG.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記治具5
1を用いてガラス管の真空封止を行う場合に、ガラス管
と治具51の軸心を合わせ、ガラス管の外周とヒータ5
3の間に一定のクリアランスを保った状態で治具51を
配置して加熱を繰り返すと、金属ヒータ53が熱膨張の
影響により変形し、ガラス管と一定のクリアランスを保
てなくなるといった問題があった。
However, the above jig 5
When the glass tube is vacuum-sealed by using the glass tube 1 and the jig 51, the outer periphery of the glass tube is
If the jig 51 is arranged and the heating is repeated while maintaining a certain clearance between the three, the metal heater 53 is deformed due to the influence of thermal expansion, and there is a problem that a certain clearance from the glass tube cannot be maintained. Was.

【0008】その結果、ガラス管の一部分が他より先に
溶解し、ガラス管の内部を完全に真空封止することがで
きないばかりか、変形を起こしたヒータ線57がガラス
管と接触し、ヒータ線にガラスが付着するとその部分が
抵抗変化により、急加熱を生じて断線する等の不都合が
あった。
As a result, a part of the glass tube is melted before the others, so that not only the inside of the glass tube cannot be completely vacuum-sealed, but also the deformed heater wire 57 comes into contact with the glass tube, and When glass adheres to the wire, there is an inconvenience that the portion changes in resistance, causing rapid heating and disconnection.

【0009】また、上記ヒータ53はヒータ線57の体
積固有抵抗値が小さいため、帯状のヒータ線57を絶縁
スペーサ56を介して螺旋状に巻くことで所望の抵抗値
を得るようにしているが、このような複雑な構造では均
等に発熱し難いばかりか無駄な発熱が多く、消費電力が
大きかった。また、ヒータ線57自体が酸化され易いこ
とから特性劣化を招き、安定した発熱量が長期間にわた
り得られにくいという問題もあった。
Further, since the heater 53 has a small volume resistivity value of the heater wire 57, a desired resistance value is obtained by spirally winding the belt-like heater wire 57 through an insulating spacer 56. In such a complicated structure, not only is it difficult to generate heat evenly, but also much heat is wasted, and power consumption is large. Further, since the heater wire 57 itself is easily oxidized, the characteristics are deteriorated, and there is also a problem that it is difficult to obtain a stable calorific value for a long period of time.

【0010】また上記治具51において、ヒータ線57
への給電部と給電するリード線54は、種々の耐熱金属
を用いて固定されているが、その固定部分は使用時に熱
サイクルを受け、ヒータ線57や耐熱金属が熱膨張を繰
り返すことにより、しだいにひずみが発生して緩みを生
じることから、上記ヒータ線57の給電部とリード線5
4の接触部がショートし、断線しやすくなるという問題
もあった。
In the jig 51, the heater wire 57
The power supply unit and the lead wire 54 for supplying power are fixed using various heat-resistant metals, but the fixed part is subjected to a heat cycle during use, and the heater wire 57 and the heat-resistant metal repeat thermal expansion. Since the strain is gradually generated and loosens, the power supply portion of the heater wire 57 and the lead wire 5
There was also a problem that the contact portion of No. 4 was short-circuited and the wire was easily broken.

【0011】更に、落下による衝撃や、振動が上記治具
51に加わった場合に、ヒータ53が治具51の定位置
からずれ、ガラス管封止がうまく行われないという問題
が生じるばかりか、リード線54がねじれて断線してし
まうという問題もあった。
Further, when an impact or vibration due to a drop is applied to the jig 51, not only does the heater 53 deviate from the fixed position of the jig 51, but also the problem that the glass tube is not sealed well occurs. There is also a problem that the lead wire 54 is twisted and disconnected.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため採用する手段として、本発明はまずヒータを構成
する発熱体を導電性を有する筒状のセラミック体で構成
した。また、この筒状のセラミック体の一方端側に厚肉
段上部と該厚肉段上部に連続するフランジとを形成し、
このフランジをケーシングに係合固定することにより、
上記セラミック体をケーシング内に装着するようにし
た。また、これらの手段に加え、本発明では、上記フラ
ンジの端面の一部に形成した金属層に給電板を接合し、
残るフランジの端面に該給電板と略同じ厚みを有する絶
縁スペーサを接合するとともに、押さえ板により該給電
板と上記絶縁スペーサとを両方同時に上記ケーシングの
所定箇所に圧接固定することにより、上記セラミック体
をケーシング内に装着してなるセラミックヒータを提供
する。
According to the present invention, as a means adopted to solve such a problem, a heating element constituting a heater is firstly constituted by a cylindrical ceramic body having conductivity. Further, a thick step upper part and a flange continuous with the thick step upper part are formed on one end side of the cylindrical ceramic body,
By engaging and fixing this flange to the casing,
The ceramic body was mounted in a casing. In addition to these means, in the present invention, a power supply plate is joined to a metal layer formed on a part of the end face of the flange,
An insulating spacer having substantially the same thickness as the power supply plate is joined to the end face of the remaining flange, and both the power supply plate and the insulating spacer are simultaneously pressed and fixed to a predetermined portion of the casing by a pressing plate, whereby the ceramic body is formed. Is provided in a casing.

【0013】かくして本発明は前記課題を解決するべ
く、一方端側に厚肉段上部と該厚肉段上部に連続するフ
ランジを形成した筒状をなす導電性のセラミック体に通
電して発熱させるようにしたヒータであって、上記フラ
ンジの端面の一部に形成した金属層に給電板を接合し、
残るフランジの端面に該給電板と略同じ厚みを有する絶
縁スペーサを接合するとともに、押さえ板により該給電
板と上記絶縁スペーサとを両方同時に上記ケーシングの
所定箇所に圧接固定することにより、上記セラミック体
をケーシング内に装着してなるセラミックヒータを提供
するものである。
Thus, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention energizes a tubular conductive ceramic body having a thick stepped upper portion on one end side and a continuous flange formed on the thick stepped upper portion to generate heat. The power supply plate is joined to a metal layer formed on a part of the end face of the flange,
An insulating spacer having substantially the same thickness as the power supply plate is joined to the end face of the remaining flange, and both the power supply plate and the insulating spacer are simultaneously pressed and fixed to a predetermined portion of the casing by a pressing plate, whereby the ceramic body is formed. Is provided in a casing.

【0014】[0014]

【作用】本発明によればヒータを構成する発熱体を導電
性を有する筒状のセラミック体で構成したことにより、
昇温時間を短縮でき、しかも熱変形等を生じることがな
く長期にわたって均一加熱を行うことができる。
According to the present invention, the heating element constituting the heater is constituted by a cylindrical ceramic body having conductivity.
The heating time can be shortened, and uniform heating can be performed for a long time without causing thermal deformation or the like.

【0015】更に、筒状のセラミック体の一方端にフラ
ンジを形成し、このフランジをケーシングに係合固定す
る構成としたことにより、ケーシングとの組立精度を向
上させ且つ接合強度を大きくすることができ、またフラ
ンジに連続して厚肉段上部を形成してあるのでフランジ
の付け根の破壊応力を吸収緩和でき、ヒータ破損を防止
できる。
Further, by forming a flange at one end of the cylindrical ceramic body and engaging and fixing the flange to the casing, it is possible to improve the assembly accuracy with the casing and increase the joining strength. In addition, since the thick step portion is formed continuously with the flange, the breaking stress at the root of the flange can be absorbed and reduced, and the heater can be prevented from being damaged.

【0016】また、前記フランジの端面の一部又は全部
に金属層を形成し、該金属層に給電板を接合するととも
に、押さえ板により該給電板と絶縁スペーサの両方同時
に上記ケーシングの所定箇所に圧接固定する構造である
ので、セラミック体の給電部と金属製の給電板および絶
縁スペーサとに熱膨張差が生じても、両者の圧接面がラ
ジアル方向にずれることによって熱膨張差を吸収でき、
歪みや緩みを回避でき、またその密着性によってフラン
ジの付け根の破壊応力を吸収緩和でき、ヒータ破損を防
止できる。
A metal layer is formed on part or all of the end face of the flange, a power supply plate is joined to the metal layer, and both the power supply plate and the insulating spacer are simultaneously held at predetermined positions in the casing by a holding plate. Even if a thermal expansion difference occurs between the power supply portion of the ceramic body and the metal power supply plate and the insulating spacer because of the pressure fixing structure, the thermal expansion difference can be absorbed by the displacement of the press contact surfaces in the radial direction,
Distortion and loosening can be avoided, and due to the adhesion, the fracture stress at the base of the flange can be absorbed and alleviated, and breakage of the heater can be prevented.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。図1に本発明のセラミックヒータを構成するセラミ
ック体10のみを示す。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 shows only the ceramic body 10 constituting the ceramic heater of the present invention.

【0018】このセラミック体10は、導電性セラミッ
クスからなる蛇行状筒体の両端を給電部12としたもの
である。すなわち、このセラミック体10は全体的に円
筒形状であるが、軸方向に1ケ所のスリット14を有
し、両端面から交互に延びる溝13を備えることによっ
て蛇行状発熱部11を形成し、且つ一方端側に厚肉段上
部16と該厚肉段上部16に連続した分割フランジ18
とが形成され、このうちスリット14の両側に位置し蛇
行状筒体の両端部をなす分割フランジ18が給電部1
2、その他の分割フランジ18が保持部となっている。
The ceramic body 10 has a meandering cylindrical body made of conductive ceramics at both ends as power supply portions 12. That is, the ceramic body 10 has a cylindrical shape as a whole, but has one slit 14 in the axial direction, and has grooves 13 extending alternately from both end faces to form the meandering heating portion 11, and On one end side, a thick step upper part 16 and a split flange 18 continuous with the thick step upper part 16
The split flanges 18 located on both sides of the slit 14 and forming both ends of the meandering cylindrical body are formed by the feeder 1.
2. The other split flanges 18 are holding parts.

【0019】そして、この給電部12間に電圧を印加す
れば、導電性セラミックスからなる蛇行状筒体のセラミ
ックス体10自体に通電し、発熱させることができる。
なお、セラミック体10の2つの給電部12の後端面に
は白金等の金属ペーストに塗布して焼き付けることによ
り、それぞれ金属層31を形成しておく。
When a voltage is applied between the power supply units 12, the meandering cylindrical ceramic body 10 made of conductive ceramics is energized to generate heat.
The metal layers 31 are formed on the rear end surfaces of the two power supply portions 12 of the ceramic body 10 by applying and baking a metal paste such as platinum.

【0020】次に、このセラミック体10を備えたセラ
ミックヒータの構造を説明する。図2はセラミックヒー
タの断面図を示し、同図に示すようにセラミック等の絶
縁材からなるケーシング35は円筒状体であり、一方の
端面には2つの座繰り35a,35bに上記給電部12
及び保持部15を合致させてセラミック体10をはめ込
む。
Next, the structure of the ceramic heater having the ceramic body 10 will be described. FIG. 2 is a sectional view of the ceramic heater. As shown in FIG. 2, a casing 35 made of an insulating material such as ceramic is a cylindrical body, and one end face is provided with two counterbores 35a and 35b and
Then, the ceramic body 10 is fitted by matching the holding portions 15.

【0021】さらに図2に示すように、ケーシング35
の外側座繰り35bにセラミックス等からなる押さえ板
としての絶縁板36を嵌め込み、更に金属板37を上か
ら覆い、金属板37をケーシング35にネジ40で螺着
固定する概略構造となっている。なお、セラミック体1
0の給電部12および保持部15に凹部17を形成し、
絶縁板36に対応する突起36bを形成し、位置決めを
可能とし、位置ズレが防止できる構造とした。
Further, as shown in FIG.
An insulating plate 36 as a pressing plate made of ceramics or the like is fitted into the outer counterbore 35b, and the metal plate 37 is further covered from above, and the metal plate 37 is screwed and fixed to the casing 35 with screws 40. The ceramic body 1
A concave portion 17 is formed in the power feeding portion 12 and the holding portion 15 of the
Protrusions 36b corresponding to the insulating plate 36 are formed to enable positioning and prevent misalignment.

【0022】この構造を詳述するに、図2に示すように
セラミックヒータは分割フランジ18を内側座繰り35
aに嵌合させ、この状態でセラミック体10の給電部1
2に備えた金属層31にそれぞれ給電板32を当接さ
せ、さらに金属層31を設けていない残りの分割フラン
ジ18には該給電板と略同じ厚みを有し且つ該給電板と
同程度の熱膨張係数を持つ絶縁スペーサとしてのセラミ
ックスペーサ39を接合させるとともに、該給電板32
とケーシング35との間にネジ38を通し、ナット39
で螺着する。また二つの給電部12に給電板32を螺着
する際に、それぞれネジ38に給電線33を巻付け、ナ
ット39で固定するとともに、この給電線33の他端は
ケーシング35の貫通孔35eを通して外部に導き出し
てある。そのため、これらの給電線33間に電圧を印加
すれば、セラミック体10に通電して発熱させることが
できる。なお、給電板32には爪32a(図2参照)を
備えており、この爪32aを給電部12の側面とケーシ
ング5の溝35d(図3参照)に合致させてセラミック
体10の回転方向の位置決めを行うようになっている。
In order to explain this structure in detail, as shown in FIG.
a in this state.
Each of the power supply plates 32 is brought into contact with the metal layer 31 provided in the second power supply 2, and the remaining divided flanges 18 where the metal layer 31 is not provided have substantially the same thickness as the power supply plate and have the same thickness as the power supply plate. A ceramic spacer 39 as an insulating spacer having a thermal expansion coefficient is joined, and the power supply plate 32
A screw 38 is passed between the
Screwed in. When screwing the power supply plate 32 to the two power supply portions 12, the power supply line 33 is wound around the screw 38 and fixed with the nut 39, and the other end of the power supply line 33 passes through the through hole 35 e of the casing 35. It is derived outside. Therefore, when a voltage is applied between the power supply lines 33, the ceramic body 10 can be energized to generate heat. The power supply plate 32 is provided with a claw 32a (see FIG. 2). The claw 32a is aligned with the side surface of the power supply section 12 and the groove 35d (see FIG. 3) of the casing 5 so that the power supply plate 32 rotates in the rotational direction of the ceramic body 10. Positioning is performed.

【0023】図3は、この状態でのセラミックヒータの
後面図であり、この後、図2に示したように絶縁板36
をはめ込み、更に、金属板37を重ねることにより組立
が完了する。
FIG. 3 is a rear view of the ceramic heater in this state, and thereafter, as shown in FIG.
And the metal plate 37 is overlaid to complete the assembly.

【0024】このように構成されるセラミックヒータは
ケーシング35と絶縁板36が押さえ板として作用し、
給電板32を金属層31に押圧して強固に固定すること
ができる。しかも、この時セラミック体10に備えた保
持部15もケーシング35と絶縁板36の間で挟持され
て固定される。したがって、セラミック体10の端面を
全周で固定することができ、強固に、かつ組立精度を高
くして取りつけることができる。
In the ceramic heater configured as described above, the casing 35 and the insulating plate 36 act as a pressing plate.
The power supply plate 32 can be pressed against the metal layer 31 and firmly fixed. Moreover, at this time, the holding portion 15 provided on the ceramic body 10 is also fixed by being sandwiched between the casing 35 and the insulating plate 36. Therefore, the end face of the ceramic body 10 can be fixed around the entire circumference, and the ceramic body 10 can be mounted firmly and with high assembling accuracy.

【0025】また、絶縁板36に給電板32に対応する
段差36aを形成し、保持部15と同時に支持すること
により、衝撃慣性力による破損を防止できる。
Further, by forming a step 36a corresponding to the power supply plate 32 on the insulating plate 36 and supporting it at the same time as the holding portion 15, breakage due to impact inertia can be prevented.

【0026】また、ケーシング35に大きなより衝撃や
振動が加わった場合でも、図1に示すように、セラミッ
ク体10の給電部12及び保持部15に連続して厚肉段
上部16を設けることにより破壊応力の集中する給電部
12及び保持部15と発熱部11の境界部13aの破損
を防止することができる。
Further, even when a large shock or vibration is applied to the casing 35, as shown in FIG. 1, the thick step portion 16 is provided continuously to the power supply portion 12 and the holding portion 15 of the ceramic body 10. The breakage of the boundary 13a between the power supply unit 12 and the holding unit 15 and the heat generating unit 11 where the breaking stress is concentrated can be prevented.

【0027】更に、常温では0.3〜0.4Ω・cmの
体積固有抵抗値であるが、ガラスの溶解温度である90
0〜1000℃では3×10-4Ω・cmと低くなり、そ
のTCRが負の特性を持つため、他の金属ヒータ等に比
べて高温低域までの昇温時間が極めて早い。
Further, at room temperature, the volume resistivity is 0.3 to 0.4 Ω · cm, but the melting point of glass is 90 °.
At 0 to 1000 ° C., the temperature is as low as 3 × 10 −4 Ω · cm, and the TCR has a negative characteristic.

【0028】以上の実施形態において、セラミック体1
0を製造する場合は、セラミック原料を筒状に成形した
後、溝13の切込み長さを調整することによって、その
発熱部11の長さを自由に変えられ、更に溝13の本数
や発熱部11の幅を変えることによって、セラミック体
10の抵抗値を自由に調整することができる。ただし、
上記溝13は合計3本以上形成することが好ましい。こ
れは溝13が3本未満であると、均一に加熱することが
困難となるためである。さらに、両端の給電部12は軸
方向に同一側に形成することによって、給電構造を簡略
化できる。
In the above embodiment, the ceramic body 1
In the case of manufacturing the ceramic material 0, the length of the heat generating portion 11 can be freely changed by adjusting the cut length of the groove 13 after the ceramic raw material is formed into a cylindrical shape. By changing the width of 11, the resistance value of the ceramic body 10 can be freely adjusted. However,
Preferably, a total of three or more grooves 13 are formed. This is because if the number of the grooves 13 is less than three, it is difficult to uniformly heat. Furthermore, the power supply structure can be simplified by forming the power supply portions 12 at both ends on the same side in the axial direction.

【0029】さらに、セラミック体10を螺旋状にする
こともできる。また、以上の例ではセラミック体10を
ほぼ円筒状としたものを示したが、角筒状やその他の形
状とすることもできる。
Further, the ceramic body 10 can be formed in a spiral shape. In the above example, the ceramic body 10 has a substantially cylindrical shape. However, the ceramic body 10 may have a rectangular tube shape or another shape.

【0030】上記セラミック体10を成す導電性セラミ
ックスとしては、効率的に発熱するために、体積固有抵
抗値が10-4〜10Ω・cmで、抵抗温度係数(TC
R)が負の値を示すものを用いる。ここでTCRが負で
あるとは、温度が高くなるほど抵抗値が低くなることで
あり、常温から高温までの昇温速度を極めて速くできる
という効果がある。
The conductive ceramic constituting the ceramic body 10 has a volume specific resistance of 10 −4 to 10 Ω · cm and a temperature coefficient of resistance (TC) in order to generate heat efficiently.
R) indicates a negative value. Here, that the TCR is negative means that the resistance value decreases as the temperature increases, and there is an effect that the rate of temperature rise from room temperature to a high temperature can be extremely increased.

【0031】上記特性を満たす導電性セラミックスとし
て、具体的にはランタンクロマイト系セラミックスを用
いる。ランタンクロマイト系セラミックスとは、LaC
rO3 の組成に対し、Laの一部をCa,Sr,Ba等
の周期律表2a族元素の一種以上で置換し、Crの一部
をMn,Co,Fe,Ni,Ce,Zr等の元素、周期
律表第3a族、第4a族の元素のうち一種以上で置換し
たものである。このセラミックスは、体積固有抵抗値が
10-4〜10Ω・cmであり、その結晶構造がペロブス
カイト型であるため、耐熱性に優れ、高温中でも特性劣
化が少ない。
Specifically, a lanthanum chromite ceramic is used as the conductive ceramic satisfying the above characteristics. Lanthanum chromite ceramic is LaC
With respect to the composition of rO 3 , part of La is replaced by one or more elements of Group 2a of the periodic table such as Ca, Sr, and Ba, and part of Cr is replaced by Mn, Co, Fe, Ni, Ce, Zr, etc. It is substituted by one or more of the elements, elements of the 3a group and 4a group of the periodic table. This ceramic has a volume specific resistance of 10 −4 to 10 Ω · cm, and has a perovskite crystal structure, so that it has excellent heat resistance and has little characteristic deterioration even at high temperatures.

【0032】また、ランタンクロマイト系セラミックス
はそのTCRが負の値を示すという特性を持っているた
め高温まで急速昇温を必要とする場合に適した材料であ
るといえる。
Further, lanthanum chromite ceramics have a characteristic that their TCR shows a negative value, and thus can be said to be a material suitable for a case where a rapid temperature rise to a high temperature is required.

【0033】例えばLa0.8 Ca0.22CrO3 という化
学式で表されるものを用い、この原料を成形、生加工、
焼成、後加工することによって、図1のようなセラミッ
ク体10を得ることができる。上記のような化学式で表
されるセラミックスの熱膨張係数は、1×10-7/℃と
比較的小さいことからヒータの熱容量を小さく押さえる
ことができる。
For example, using a material represented by the chemical formula La 0.8 Ca 0.22 CrO 3 , this raw material is molded, raw-processed,
By firing and post-processing, a ceramic body 10 as shown in FIG. 1 can be obtained. The thermal expansion coefficient of ceramics represented by the above chemical formula is relatively small, 1 × 10 −7 / ° C., so that the heat capacity of the heater can be suppressed to a small value.

【0034】更に、セラミックスペーサ39の材質とし
ては、前記給電板32の材質と同程度の熱膨張係数を有
するものを使用するが、例えば、給電板32に白金(熱
膨張係数=8.9 ×10-6/ ℃) を用いる場合には、セラ
ミックスペーサ39としてアルミナ(熱膨張係数=8×
10-6/ ℃) を用いることができる。なお、本実施形態
では絶縁スペーサをセラミックからなるスペーサ39と
したが、セラミック以外の絶縁性材質で、例えば雲母の
ように熱膨張分を吸収できるようなものを用いても構わ
ない。
Further, as the material of the ceramic spacer 39, a material having the same thermal expansion coefficient as the material of the power supply plate 32 is used. For example, platinum (thermal expansion coefficient = 8.9 × 10 −) is used for the power supply plate 32. 6 / ° C.), alumina (thermal expansion coefficient = 8 ×
10 −6 / ° C.). In the present embodiment, the insulating spacer is made of the spacer 39 made of ceramic. However, an insulating material other than ceramic that can absorb thermal expansion, such as mica, may be used.

【0035】さらに、以上の例では真空管のガラス封止
用のヒータについて説明したが、本発明のセラミックヒ
ータは、パイプ内の流体の加熱やその他のさまざまな用
途に好適に用いるこができる。
Further, in the above example, a heater for sealing glass of a vacuum tube has been described. However, the ceramic heater of the present invention can be suitably used for heating a fluid in a pipe and other various uses.

【0036】なお、ケーシング35,絶縁板36は、絶
縁性、耐熱性に優れた材質を用い、コージライト等のセ
ラミックスで形成することが好ましい。
The casing 35 and the insulating plate 36 are preferably made of a material having excellent insulation and heat resistance and made of a ceramic such as cordierite.

【0037】また、上記金属層31,給電板32,給電
線33を成す金属としては、白金の他に、白金−ロジウ
ム,銀,銀−パラジウム,ニッケルなどの耐熱金属又は
合金を用いる。
As the metal forming the metal layer 31, the power supply plate 32, and the power supply line 33, a heat-resistant metal or alloy such as platinum-rhodium, silver, silver-palladium or nickel is used in addition to platinum.

【0038】実施例1 図1及び図6に示す2種類のセラミック体10、20を
試作した。これらのセラミック体10の相違点は前記厚
肉段上部16の有無にある。La0.8 Ca0.22CrO3
の組成を示すセラミックスを、外径12mm、内径10
mmの円筒体にし、両端面から合計12本の溝13を溝
幅が0.5mmになるように切込み、中央をスリット1
4で切り離して、給電部12を発熱部11より1mm厚
くして2mmとし、給電部12と同じ厚みの保持部15
を形成した。
Example 1 Two types of ceramic bodies 10 and 20 shown in FIGS. 1 and 6 were experimentally manufactured. The difference between these ceramic bodies 10 lies in the presence or absence of the thick stepped portion 16. La 0.8 Ca 0.22 CrO 3
A ceramic having a composition of 12 mm in outer diameter and 10 mm in inner diameter
mm, a total of 12 grooves 13 are cut from both end faces so that the groove width becomes 0.5 mm, and a slit 1 is formed at the center.
4, the feeding part 12 is made 1 mm thicker than the heat generating part 11 to 2 mm, and the holding part 15 having the same thickness as the feeding part 12 is formed.
Was formed.

【0039】図1のセラミック体10については給電部
12及び保持部15に軸方向へ0.5,1,1.5,2
mm、径方向へ0.5,1,1.5,2mmの厚肉段上
部16を形成したものを用意した。
With respect to the ceramic body 10 shown in FIG.
A thick stepped upper part 16 of 0.5 mm, 1.5 mm, and 1.5 mm was formed in the radial direction.

【0040】このセラミック体10を図2,3に示す構
造でセラミック製のケーシング35に取りつけた。な
お、給電板32は白金製で厚みは0.4mmとし、ケー
シング35、絶縁板36はコージライトセラミックス、
セラミックスペーサ39はアルミナセラミックスで形成
した。
The ceramic body 10 was mounted on a ceramic casing 35 with the structure shown in FIGS. The power supply plate 32 is made of platinum and has a thickness of 0.4 mm. The casing 35 and the insulating plate 36 are made of cordierite ceramics.
The ceramic spacer 39 was formed of alumina ceramics.

【0041】セラミック体10,20の取付構造として
絶縁板36が保持部15に接合するセラミックスペーサ
39と給電部12に接する給電板32とを同時に圧接す
る形態のものと、保持部15のみを圧接する2種類のも
のを用意し、上記2種類のセラミック体10,20をそ
れぞれに装着し、合計4種類のセラミックヒータを用意
した。
As a mounting structure of the ceramic bodies 10 and 20, a configuration in which the ceramic spacer 39 in which the insulating plate 36 is joined to the holding portion 15 and the feeding plate 32 in contact with the feeding portion 12 are simultaneously pressed, and only the holding portion 15 is pressed. Two types of ceramic heaters were prepared, and the above-mentioned two types of ceramic bodies 10 and 20 were mounted on each of them to prepare a total of four types of ceramic heaters.

【0042】これらセラミックヒータを35cmの高さ
から自然落下させ、その後ガラス管の封止テストを行
い、溶解部の形状確認を行った。結果を表2に示す。
The ceramic heaters were dropped naturally from a height of 35 cm, and then a sealing test of the glass tube was performed to confirm the shape of the melting part. Table 2 shows the results.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】表1から分かるように、厚肉段上部を設け
ていないセラミック体20を搭載したセラミックヒータ
はいずれも破損した。また、厚肉段上部を設けているセ
ラミック体10を搭載したものでも厚肉段上部の軸、径
方向の長さが0.5mmのもので押さえ板が保持部15
のみを圧接する形態のものは先端部溝部で破損が発生し
た。この現象は、給電部12が給電板32で支持され、
一方、保持部15が絶縁板36で支持されている為、衝
撃時の慣性力の差による影響が先端側に出たものと考え
られる。
As can be seen from Table 1, each of the ceramic heaters mounted with the ceramic body 20 having no thick stepped portion was broken. Further, even when the ceramic body 10 provided with the thick step upper part is mounted, the thickness of the thick step upper part in the shaft and radial direction is 0.5 mm, and the holding plate is the holding part 15.
In the case where only the pressure was applied, breakage occurred at the tip groove. This phenomenon occurs because the power supply unit 12 is supported by the power supply plate 32,
On the other hand, since the holding portion 15 is supported by the insulating plate 36, it is considered that the influence due to the difference in the inertial force at the time of impact has appeared on the tip side.

【0045】また、それ以外でも押さえ板が保持部15
のみを圧接する形態のものは、封止テストの結果、不良
のものがあった。これは、落下による衝撃のため位置ズ
レが発生したためと考えられる。
In addition to the above, the holding plate is not
As a result of the sealing test, there was a defective type in which only the pressure contact was performed. This is considered to be due to the occurrence of a positional shift due to the impact due to the drop.

【0046】これに対して、軸、径方向の長さが0.5
mm以上の厚肉段上部を設け、且つ押さえ板が保持部1
5のみを圧接する形態のものは、落下による破損もな
く、また封止テスト結果も良好であった。
On the other hand, the length in the axial and radial directions is 0.5
mm thick section upper part is provided, and the holding plate is
In the case of pressing only 5, there was no breakage due to dropping, and the sealing test result was also good.

【0047】実施例2 図1に示すセラミック体10を試作した。La0.8 Ca
0.22CrO3 の組成を示すセラミックスを、外径12m
m、内径10mmの円筒体にし、両端面から合計12本
の溝13を溝幅が0.5mmになるように切込み、中央
をスリット14で切り離して、給電部12を発熱部11
より1mm厚くして2mmとし、給電部12と同じ厚み
の保持部15を形成した。
Example 2 A ceramic body 10 shown in FIG. 1 was experimentally manufactured. La 0.8 Ca
A ceramic having a composition of 0.22 CrO 3 was prepared with an outer diameter of 12 m.
m, a cylindrical body having an inner diameter of 10 mm, a total of 12 grooves 13 are cut from both end faces so that the groove width becomes 0.5 mm, and the center is cut off by a slit 14.
The holding portion 15 was formed to be 1 mm thicker to 2 mm and the same thickness as the power feeding portion 12.

【0048】なお、給電部12及び保持部15に対して
軸方向へ2mm、径方向へ2mmの厚肉段上部16を形
成した。
A thick stepped upper portion 16 of 2 mm in the axial direction and 2 mm in the radial direction was formed with respect to the power supply portion 12 and the holding portion 15.

【0049】このセラミック体10を図2,3に示す構
造でセラミック製のケーシング35に取りつけた。な
お、給電板32は白金製で厚みは0.4mmとし、ケー
シング35、絶縁板36はコージライトセラミックスで
形成した。また、セラミックスペーサ39をコージライ
トセラミックス(熱膨張係数=8.9 ×10-6/ ℃) で形
成したもの、アルミナで形成したもの、そしてセラミッ
クスペーサ39を具備しないものをそれぞれ用意した。
The ceramic body 10 was attached to a ceramic casing 35 with the structure shown in FIGS. The power supply plate 32 was made of platinum and had a thickness of 0.4 mm, and the casing 35 and the insulating plate 36 were formed of cordierite ceramics. In addition, a ceramic spacer 39 made of cordierite ceramics (thermal expansion coefficient = 8.9 × 10 −6 / ° C.), an alumina ceramic spacer, and a ceramic spacer without the ceramic spacer 39 were prepared.

【0050】これらのセラミックヒータを急速昇温(1
000℃)し、セラミック体10にクラックが発生する
かどうかを確認した。この結果を表2に示す。
These ceramic heaters were rapidly heated (1
000 ° C.), and it was confirmed whether or not cracks occurred in the ceramic body 10. Table 2 shows the results.

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】表2から明らかようにセラミックスペーサ
にアルミナを用いたもののみ上記急速昇温試験に耐える
ことができた。
As is clear from Table 2, only the ceramic spacer using alumina was able to withstand the rapid temperature rise test.

【0053】[0053]

【発明の効果】叙上のように本発明によれば、ヒータを
構成する発熱体を導電性を有する筒状のセラミック体で
構成したことにより、昇温時間を短縮でき、しかも熱変
形等を生じることがなく長期にわたって均一加熱を行う
ことができ、更に、筒状のセラミック体の一方端側にフ
ランジとを形成し、このフランジをケーシングの所定箇
所に圧接固定する構成としたことにより、ケーシングと
の組立精度を向上させ且つ接合強度を大きくすることが
でき、またフランジに連続して厚肉段上部とを形成して
あるのでフランジの付け根の破壊応力を吸収緩和でき、
ヒータ破損を防止できるという優れた効果を奏するもの
である。
As described above, according to the present invention, since the heating element constituting the heater is formed of a cylindrical ceramic body having conductivity, the time required for temperature rise can be shortened, and thermal deformation and the like can be reduced. It is possible to perform uniform heating for a long period of time without occurrence, and furthermore, a flange is formed on one end side of the cylindrical ceramic body, and this flange is fixed to a predetermined position of the casing by press-fitting. And the joining strength can be increased, and since the thick step is formed continuously with the flange, the fracture stress at the root of the flange can be absorbed and reduced.
This has an excellent effect that the heater can be prevented from being damaged.

【0054】なお、上記フランジの端面の一部に形成し
た金属層に給電板を接合し、残るフランジの端面に該給
電板と略同じ厚みを有する絶縁スペーサを接合するとと
もに、押さえ板により該給電板と上記絶縁スペーサとを
両方同時に上記ケーシングの所定箇所に圧接固定する構
造によれば、セラミック体の給電部と金属製の給電板お
よび絶縁スペーサとに熱膨張差が生じても、両者の圧接
面がラジアル方向にずれることによって熱膨張差を吸収
でき、歪みや緩みを回避でき、またその密着性によって
フランジの付け根の破壊応力を吸収緩和でき、ヒータ破
損を防止できるという効果を奏する。
A power supply plate is joined to a metal layer formed on a part of the end face of the flange, an insulating spacer having substantially the same thickness as the power supply plate is joined to the end face of the remaining flange, and the power supply plate is pressed by a holding plate. According to the structure in which both the plate and the insulating spacer are simultaneously pressed and fixed to a predetermined portion of the casing, even if a difference in thermal expansion occurs between the power supply portion of the ceramic body and the metal power supply plate and the insulating spacer, the pressure contact between the two is performed. When the surface is displaced in the radial direction, the difference in thermal expansion can be absorbed, distortion and loosening can be avoided, and the breakage stress at the root of the flange can be absorbed and alleviated due to the adhesion, so that heater breakage can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のセラミックヒータを構成するセラミッ
ク体の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a ceramic body constituting a ceramic heater of the present invention.

【図2】本発明のセラミックヒータの一部分解断面図で
ある。
FIG. 2 is a partially exploded sectional view of the ceramic heater of the present invention.

【図3】セラミックヒータの後面図であり、金属板と絶
縁板を外した状態を示している。
FIG. 3 is a rear view of the ceramic heater, showing a state where a metal plate and an insulating plate are removed.

【図4】従来のヒータの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a conventional heater.

【図5】図5のヒータを構成する発熱部の斜視図であ
る。
FIG. 5 is a perspective view of a heat generating part constituting the heater of FIG. 5;

【図6】比較例に用いたセラミック体の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a ceramic body used in a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20 セラミック体 11 発熱部 12 給電部 13 溝 14 スリット 15 保持部 16 厚肉段上部 17 境界部 18 分割フランジ 31 金属層 32 給電板 33 給電線 35 ケーシング 36 絶縁板 37 金属板 38 ネジ 39 セラミックスペーサ(絶縁スペー
サ)
Reference Signs List 10, 20 ceramic body 11 heat generating portion 12 power supply portion 13 groove 14 slit 15 holding portion 16 thick step upper portion 17 boundary portion 18 divided flange 31 metal layer 32 power supply plate 33 power supply line 35 casing 36 insulating plate 37 metal plate 38 screw 39 ceramic Spacer (insulating spacer)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一方端側に厚肉段上部と該厚肉段上部に連
続するフランジを形成した筒状をなす導電性のセラミッ
ク体に通電して発熱させるようにしたヒータであって、
上記フランジの端面の一部に形成した金属層に給電板を
接合し、残るフランジの端面に該給電板と略同じ厚みを
有する絶縁スペーサを接合するとともに、該給電板と上
記絶縁スペーサを押さえ板によりケーシングの所定箇所
に圧接固定することにより、上記セラミック体をケーシ
ング内に装着してなるセラミックヒータ。
1. A heater configured to generate heat by energizing a cylindrical conductive ceramic body having a thick stepped upper part on one end side and a flange continuous with the thick stepped upper part,
A power supply plate is joined to a metal layer formed on a part of an end face of the flange, an insulating spacer having substantially the same thickness as the power supply plate is joined to an end face of the remaining flange, and a plate for holding the power supply plate and the insulating spacer is provided. A ceramic heater in which the above-mentioned ceramic body is mounted in a casing by pressing and fixing to a predetermined portion of the casing.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019192599A (en) * 2018-04-27 2019-10-31 株式会社Aef PET bottle heater

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