JPH1092555A - セラミックヒータおよびその製造方法 - Google Patents
セラミックヒータおよびその製造方法Info
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- JPH1092555A JPH1092555A JP24957496A JP24957496A JPH1092555A JP H1092555 A JPH1092555 A JP H1092555A JP 24957496 A JP24957496 A JP 24957496A JP 24957496 A JP24957496 A JP 24957496A JP H1092555 A JPH1092555 A JP H1092555A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】溶融金属用浸漬型電熱ヒータ等として使用され
るセラミックヒータの加熱効率の改善。 【解決手段】このセラミックヒータは、電熱線であるセ
ラミック又は高融点金属の中間層（３）とこれを被覆保
護する窒化珪素系セラミックの基層（２）からなる積層
一体構造の焼結体である。基層（２）は相対密度９０％
以上，中間層（３）は構成粒径約１０μｍ以下、相対密
度約５０％以上であるのが好ましい。窒化珪素系セラミ
ックの圧粉層（２１）の表面に溝（ｇ）を設けた成形体
（Ｓ 1 ) を得た後、溝（ｇ）内に電熱線形成原料である
セラミックないし高融点金属粉末の圧粉層（３０）を有
する成形体（Ｓ2 ) を得、ついで成形体（Ｓ2 ) の表面
に圧粉層（３０）を被覆する窒化珪素系セラミックの圧
粉層（２２）を積層形成した成形体（Ｓ3 ) を得、その
成形体（Ｓ3 ) を焼結処理する工程を経て製造される。
るセラミックヒータの加熱効率の改善。 【解決手段】このセラミックヒータは、電熱線であるセ
ラミック又は高融点金属の中間層（３）とこれを被覆保
護する窒化珪素系セラミックの基層（２）からなる積層
一体構造の焼結体である。基層（２）は相対密度９０％
以上，中間層（３）は構成粒径約１０μｍ以下、相対密
度約５０％以上であるのが好ましい。窒化珪素系セラミ
ックの圧粉層（２１）の表面に溝（ｇ）を設けた成形体
（Ｓ 1 ) を得た後、溝（ｇ）内に電熱線形成原料である
セラミックないし高融点金属粉末の圧粉層（３０）を有
する成形体（Ｓ2 ) を得、ついで成形体（Ｓ2 ) の表面
に圧粉層（３０）を被覆する窒化珪素系セラミックの圧
粉層（２２）を積層形成した成形体（Ｓ3 ) を得、その
成形体（Ｓ3 ) を焼結処理する工程を経て製造される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温，腐食（溶
損）環境下に供される電熱ヒータ、例えば非鉄金属溶解
・保持炉における溶融金属の加熱・保温用ヒータ等とし
て使用されるセラミックヒータおよびその製造方法に関
する。
損）環境下に供される電熱ヒータ、例えば非鉄金属溶解
・保持炉における溶融金属の加熱・保温用ヒータ等とし
て使用されるセラミックヒータおよびその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】非鉄金属（アルミニウム等）の鋳造装置
（ダイカストマシン，低圧鋳造装置，重量鋳造装置等）
の保持炉に供給された溶融金属を所定温度に加熱保持す
るヒータとして、浸漬型電熱ヒータであるセラミックヒ
ータが使用されている。これは、セラミック焼成品であ
る有底中空筒形状のチューブを電熱線保護管とし、チュ
ーブ内にカンタル，ニクロム等の電熱線を収納して抵抗
発熱によりチューブの内壁面を輻射加熱し、外部に対す
る熱の伝達を行う構造を有している。電熱線保護管であ
るチューブの材種として、従来より炭化珪素質の耐火物
が主に使用されてきたが、このものは低強度であるう
え、気孔内ヘの溶融金属の侵入に起因してクラックが生
じ易く、耐用寿命は２〜３ケ月程度にとどまり、補修・
メンテナスに大きな負担を要するものであった。近年、
ファインセラミックとして窒化珪素系セラミックが耐熱
・耐食構造部材等として広く実用されるようになり、溶
融金属の加熱保温用セラミックヒータについても、電熱
線保護管として窒化珪素系セラミック焼結品が広く使用
されている。このファインセラミック化により、セラミ
ックヒータの耐用寿命は格段に向上し、既に炉壁等の炉
体構築耐火物の耐用寿命を超え、５年以上の安定な継続
使用が可能なセラミックヒータが主流となっている。
（ダイカストマシン，低圧鋳造装置，重量鋳造装置等）
の保持炉に供給された溶融金属を所定温度に加熱保持す
るヒータとして、浸漬型電熱ヒータであるセラミックヒ
ータが使用されている。これは、セラミック焼成品であ
る有底中空筒形状のチューブを電熱線保護管とし、チュ
ーブ内にカンタル，ニクロム等の電熱線を収納して抵抗
発熱によりチューブの内壁面を輻射加熱し、外部に対す
る熱の伝達を行う構造を有している。電熱線保護管であ
るチューブの材種として、従来より炭化珪素質の耐火物
が主に使用されてきたが、このものは低強度であるう
え、気孔内ヘの溶融金属の侵入に起因してクラックが生
じ易く、耐用寿命は２〜３ケ月程度にとどまり、補修・
メンテナスに大きな負担を要するものであった。近年、
ファインセラミックとして窒化珪素系セラミックが耐熱
・耐食構造部材等として広く実用されるようになり、溶
融金属の加熱保温用セラミックヒータについても、電熱
線保護管として窒化珪素系セラミック焼結品が広く使用
されている。このファインセラミック化により、セラミ
ックヒータの耐用寿命は格段に向上し、既に炉壁等の炉
体構築耐火物の耐用寿命を超え、５年以上の安定な継続
使用が可能なセラミックヒータが主流となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにセラミッ
クヒータの耐用寿命は、電熱線保護管のファインセラミ
ック化により飛躍的に改善されている。しかし、そのヒ
ータ構造は、セラミックチューブ（保護管）内に電熱線
を収納し、チューブ内壁面を輻射加熱する従来の間接加
熱構造のままであり、加熱効率は低いレベルにとどまっ
ている。このため、加熱効率の向上・ヒータ構造のコン
パクト化、要求熱量に対する消費電力量の低減等が強く
要請されている。その対策として、電熱線をチューブ内
壁面に接触状態に収納設置した構造を採用して加熱効率
を高めるようにしたものも提案されているが、その改善
効果は十分ではない。本発明はセラミックヒータに関す
る上記問題を解決するものである。
クヒータの耐用寿命は、電熱線保護管のファインセラミ
ック化により飛躍的に改善されている。しかし、そのヒ
ータ構造は、セラミックチューブ（保護管）内に電熱線
を収納し、チューブ内壁面を輻射加熱する従来の間接加
熱構造のままであり、加熱効率は低いレベルにとどまっ
ている。このため、加熱効率の向上・ヒータ構造のコン
パクト化、要求熱量に対する消費電力量の低減等が強く
要請されている。その対策として、電熱線をチューブ内
壁面に接触状態に収納設置した構造を採用して加熱効率
を高めるようにしたものも提案されているが、その改善
効果は十分ではない。本発明はセラミックヒータに関す
る上記問題を解決するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックヒー
タは、電熱線であるセラミックまたは高融点金属からな
る中間層とこれを被覆保護する窒化珪素系セラミックか
らなる基層との積層一体構造を有する焼結体であること
を特徴としている。本発明のセラミックヒータの製造工
程は、所望の積層構造を有する粉末成形体の形成工程と
粉末成形体の焼結工程からなる。粉末成形体の成形工程
は、基層となる圧粉層を外層部分と内層部分とに分け、
まず内層部分を形成し、これに中間層となる圧粉層を積
層形成したうえ、更に外層部分を積層形成する工程から
なる。粉末の圧粉成形は、好ましくは冷間静水圧加圧法
により行われる。これらの工程を経て得られる積層構造
を有する粉末成形体を焼結することにより目的とするセ
ラミックヒータを得る。
タは、電熱線であるセラミックまたは高融点金属からな
る中間層とこれを被覆保護する窒化珪素系セラミックか
らなる基層との積層一体構造を有する焼結体であること
を特徴としている。本発明のセラミックヒータの製造工
程は、所望の積層構造を有する粉末成形体の形成工程と
粉末成形体の焼結工程からなる。粉末成形体の成形工程
は、基層となる圧粉層を外層部分と内層部分とに分け、
まず内層部分を形成し、これに中間層となる圧粉層を積
層形成したうえ、更に外層部分を積層形成する工程から
なる。粉末の圧粉成形は、好ましくは冷間静水圧加圧法
により行われる。これらの工程を経て得られる積層構造
を有する粉末成形体を焼結することにより目的とするセ
ラミックヒータを得る。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明のセラミックヒータは、電
熱線を中間層としてセラミック層内に埋設した積層一体
構造を有する。図１は、溶融金属の加熱保温用浸漬型ヒ
ータとして使用されるセラミックヒータの積層構造の例
（同図〔１〕は平面図，〔２〕はＩ−Ｉ断面図）を示し
ている。（２）は、電熱線の被覆保護および支持層であ
る窒化珪素系セラミックからなる基層であり、（３）は
中間層として形成された電熱線である。基層（２）は中
空孔（c)を有する有底中空筒体（チューブ）であり、中
間層（電熱線）（３）は、螺旋形状をなして基層（２）
内に延在し、その端部にはリード端子接続部（３１）が
設けられている。電熱線（３）を中間層として基層
（２）内に積層形成した本発明のセラミックヒータ
（１）は、電熱線（３）の抵抗発熱が基層（チューブ）
（２）に直接伝達されるので、その直接加熱効果とし
て、チューブ内面を輻射加熱する従来のセラミックヒー
タの間接加熱構造に比し、高い加熱効率が得られる。
熱線を中間層としてセラミック層内に埋設した積層一体
構造を有する。図１は、溶融金属の加熱保温用浸漬型ヒ
ータとして使用されるセラミックヒータの積層構造の例
（同図〔１〕は平面図，〔２〕はＩ−Ｉ断面図）を示し
ている。（２）は、電熱線の被覆保護および支持層であ
る窒化珪素系セラミックからなる基層であり、（３）は
中間層として形成された電熱線である。基層（２）は中
空孔（c)を有する有底中空筒体（チューブ）であり、中
間層（電熱線）（３）は、螺旋形状をなして基層（２）
内に延在し、その端部にはリード端子接続部（３１）が
設けられている。電熱線（３）を中間層として基層
（２）内に積層形成した本発明のセラミックヒータ
（１）は、電熱線（３）の抵抗発熱が基層（チューブ）
（２）に直接伝達されるので、その直接加熱効果とし
て、チューブ内面を輻射加熱する従来のセラミックヒー
タの間接加熱構造に比し、高い加熱効率が得られる。
【０００６】本発明のセラミックヒータの電熱線（中間
層）を被覆保護する基層（２）は窒化珪素系セラミック
からなる。窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ) は、電熱線の被覆保
護層として高い電気抵抗性を有すると共に、耐熱性，耐
熱衝撃性，機械強度等にすぐれ、かつ溶融金属用浸漬ヒ
ータ等の用途に必要な溶融金属に対する卓抜した溶損抵
抗性を有するセラミックである。また、サイアロン（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ・Ａｌ2 Ｏ3) もこれらの諸特性を有する材種
であり、本発明の基層を構成する窒化珪素系セラミック
の語は、窒化珪素、サイアロン，またはこれらの混合組
成物等を意味している。
層）を被覆保護する基層（２）は窒化珪素系セラミック
からなる。窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ) は、電熱線の被覆保
護層として高い電気抵抗性を有すると共に、耐熱性，耐
熱衝撃性，機械強度等にすぐれ、かつ溶融金属用浸漬ヒ
ータ等の用途に必要な溶融金属に対する卓抜した溶損抵
抗性を有するセラミックである。また、サイアロン（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ・Ａｌ2 Ｏ3) もこれらの諸特性を有する材種
であり、本発明の基層を構成する窒化珪素系セラミック
の語は、窒化珪素、サイアロン，またはこれらの混合組
成物等を意味している。
【０００７】中間層（３）として形成される電熱線は、
その材種として、電気抵抗が低く、かつ窒化珪素系セラ
ミックの焼結温度（約1700〜1800℃）でも特性の変化を
生じないセラミックまたは高融点金属が適用される。そ
の好ましい材種として、セラミックでは、例えば炭化珪
素（ＳｉＣ）, 窒化チタン（ＴｉＮ），炭化タングステ
ン（ＷＣ）等が挙げられ、高融点金属では、タングステ
ン（Ｗ）等が挙げられる。
その材種として、電気抵抗が低く、かつ窒化珪素系セラ
ミックの焼結温度（約1700〜1800℃）でも特性の変化を
生じないセラミックまたは高融点金属が適用される。そ
の好ましい材種として、セラミックでは、例えば炭化珪
素（ＳｉＣ）, 窒化チタン（ＴｉＮ），炭化タングステ
ン（ＷＣ）等が挙げられ、高融点金属では、タングステ
ン（Ｗ）等が挙げられる。
【０００８】窒化珪素系セラミックからなる基層（２）
は、耐熱性，耐熱衝撃性，機械強度等をより良好なもの
とするために、相対密度９０％以上の高緻密性を有する
ことが望ましい。高緻密性であることにより、金属溶湯
用浸漬型ヒータとしての用途においても、気孔内への溶
融金属の侵入（強度低下，クラック発生の原因となる）
を効果的に抑制防止し、長期に亘る安定した反復使用が
保証される。電熱線であるセラミックまたは高融点金属
からなる中間層（３）は、その構成粒子が粗粒で相対密
度が低いと、粒子相互の接触が不十分となり、通電不良
の原因となる。このため、中間層（３）の構成粒子は、
粒径（平均粒径）が約１０μｍ以下で、相対密度約５０
％以上であることが望ましい。この粒径・緻密性により
電熱線として必要な安定した電気抵抗も確保される。基
層（２）および中間層（３）の相対密度は、焼結原料粒
子・圧粉体層の加圧成形条件および焼結処理条件により
制御される。
は、耐熱性，耐熱衝撃性，機械強度等をより良好なもの
とするために、相対密度９０％以上の高緻密性を有する
ことが望ましい。高緻密性であることにより、金属溶湯
用浸漬型ヒータとしての用途においても、気孔内への溶
融金属の侵入（強度低下，クラック発生の原因となる）
を効果的に抑制防止し、長期に亘る安定した反復使用が
保証される。電熱線であるセラミックまたは高融点金属
からなる中間層（３）は、その構成粒子が粗粒で相対密
度が低いと、粒子相互の接触が不十分となり、通電不良
の原因となる。このため、中間層（３）の構成粒子は、
粒径（平均粒径）が約１０μｍ以下で、相対密度約５０
％以上であることが望ましい。この粒径・緻密性により
電熱線として必要な安定した電気抵抗も確保される。基
層（２）および中間層（３）の相対密度は、焼結原料粒
子・圧粉体層の加圧成形条件および焼結処理条件により
制御される。
【０００９】次に、本発明のセラミックヒータの製造に
ついて、図２〜図７を参照して説明する。図は、溶融金
属用浸漬型ヒータ等として使用される前記図１のセラミ
ックヒータ〔有底中空筒形状の基層（チューブ）（２）
の層内に中間層（電熱線）（３）が螺旋状に設けられて
いる〕を製造するための粉末成形体の成形工程を示して
いる。この工程により形成される粉末成形体は、図７に
示すように、圧粉層（２１）と（２２）およびその層間
に形成された圧粉層（３０）とからなる３層積層体であ
る。圧粉層（２１）（２２）は、製品ヒータにおける基
層（２）となる窒化珪素系セラミック粉末からなり、圧
粉層（３０）は、中間層（３）となる電気伝導性を有す
るセラミックないし高融点金属粉末からなる層である。
ついて、図２〜図７を参照して説明する。図は、溶融金
属用浸漬型ヒータ等として使用される前記図１のセラミ
ックヒータ〔有底中空筒形状の基層（チューブ）（２）
の層内に中間層（電熱線）（３）が螺旋状に設けられて
いる〕を製造するための粉末成形体の成形工程を示して
いる。この工程により形成される粉末成形体は、図７に
示すように、圧粉層（２１）と（２２）およびその層間
に形成された圧粉層（３０）とからなる３層積層体であ
る。圧粉層（２１）（２２）は、製品ヒータにおける基
層（２）となる窒化珪素系セラミック粉末からなり、圧
粉層（３０）は、中間層（３）となる電気伝導性を有す
るセラミックないし高融点金属粉末からなる層である。
【００１０】まず、圧粉体（２１）の形成工程として、
図２に示すように、成形金型に窒化珪素系セラミック粉
末（Ｐ21）を充填する。成形金型は、円盤状台部材
（５）の中央に円柱状芯金（６）を立設し、円筒状容器
（７）を外装して構成されている。容器（７）の頂部開
口から内部空間に窒化珪素系セラミツクス粉末（Ｐ21）
を充填した後、頂部開口を蓋材（８）で閉じ、加圧成形
する。加圧成形体を容器（７）から取り出し、機械加工
を施して、図３に示すように、中空孔（ｃ）を有する圧
粉層（２１）の外周面に螺旋溝（ｇ）が形設された有底
中空筒形状を有する成形体（Ｓ1 ）を得る。
図２に示すように、成形金型に窒化珪素系セラミック粉
末（Ｐ21）を充填する。成形金型は、円盤状台部材
（５）の中央に円柱状芯金（６）を立設し、円筒状容器
（７）を外装して構成されている。容器（７）の頂部開
口から内部空間に窒化珪素系セラミツクス粉末（Ｐ21）
を充填した後、頂部開口を蓋材（８）で閉じ、加圧成形
する。加圧成形体を容器（７）から取り出し、機械加工
を施して、図３に示すように、中空孔（ｃ）を有する圧
粉層（２１）の外周面に螺旋溝（ｇ）が形設された有底
中空筒形状を有する成形体（Ｓ1 ）を得る。
【００１１】上記圧粉成形体（Ｓ1 ）を、その中空孔内
に芯金部材（６）が装着された状態で、図４のように成
形金型に設置する。容器（７）の内部空間に、電熱線の
原料粉末であるセラミックまたは高融点金属の粉末（Ｐ
30）を充填したうえ、容器（７）の頂部開口に蓋材
（８）を被せて加圧成形する。加圧成形体を成形型から
取り出し、粉末（Ｐ30）の余剰分を機械加工により除去
して、図５に示す成形体（Ｓ2 ) を得る。成形体
（Ｓ2 ) は、圧粉層（２１）の螺旋状溝（ｇ）内に圧粉
層（３０）が充填形成された層構造を有している。
に芯金部材（６）が装着された状態で、図４のように成
形金型に設置する。容器（７）の内部空間に、電熱線の
原料粉末であるセラミックまたは高融点金属の粉末（Ｐ
30）を充填したうえ、容器（７）の頂部開口に蓋材
（８）を被せて加圧成形する。加圧成形体を成形型から
取り出し、粉末（Ｐ30）の余剰分を機械加工により除去
して、図５に示す成形体（Ｓ2 ) を得る。成形体
（Ｓ2 ) は、圧粉層（２１）の螺旋状溝（ｇ）内に圧粉
層（３０）が充填形成された層構造を有している。
【００１２】ついで、上記圧粉成形体（Ｓ2 ) を、図６
のように成形型に設置し、その容器（７）の内側空間に
窒化珪素系セラミツクス粉末（Ｐ22）を充填した後、頂
部開口に蓋材（８）を取付け、加圧成形する。成形体を
成形型から取り出し、機械加工を加えて、図７に示す成
形体（Ｓ3 ) を得る。成形体（Ｓ3 ) は、圧粉層（２
１），螺旋形状の圧粉層（３０），および圧粉層（２
２）とからなる一体積層構造を有している。上記工程に
おける粉末の加圧成形には、粉末冶金分野で公知の種々
のプロセスが適用されるが、圧粉層の均質性、成形体の
形状寸法精度等の点から、冷間静水圧加圧成形法（加圧
力: 例えば１００〜１５０ＭＰａ）が好適である。この
ように形成された成形体（Ｓ3 ）を焼結することによ
り、前記図１の層構造を有するセラミックヒータ（１）
を得る。
のように成形型に設置し、その容器（７）の内側空間に
窒化珪素系セラミツクス粉末（Ｐ22）を充填した後、頂
部開口に蓋材（８）を取付け、加圧成形する。成形体を
成形型から取り出し、機械加工を加えて、図７に示す成
形体（Ｓ3 ) を得る。成形体（Ｓ3 ) は、圧粉層（２
１），螺旋形状の圧粉層（３０），および圧粉層（２
２）とからなる一体積層構造を有している。上記工程に
おける粉末の加圧成形には、粉末冶金分野で公知の種々
のプロセスが適用されるが、圧粉層の均質性、成形体の
形状寸法精度等の点から、冷間静水圧加圧成形法（加圧
力: 例えば１００〜１５０ＭＰａ）が好適である。この
ように形成された成形体（Ｓ3 ）を焼結することによ
り、前記図１の層構造を有するセラミックヒータ（１）
を得る。
【００１３】上記セラミックヒータの形状設計は任意で
あるが、溶融金属加熱用浸漬ヒータとして使用される場
合について、その１例を示せば、基層（２）の層厚: 約
１６mm（内層部分: １１mm，外層部分: ５mm）、電熱線
である中間層（３）〔図１の螺旋溝の条数は２〕の螺旋
ピッチ: 約１４mm（隣合う螺旋相互の間隔は約７mm（＝
14/2mm) 、螺旋溝幅: 約３mm、溝深さ: 約４mmである。
中間層（３）として形成される電熱線の回路パターンも
特に限定されないが、端部をリード端子とし、また回路
パターン密度を高めること等の要請から、図示のような
螺旋形態は有効な回路パターン例として推奨される。
あるが、溶融金属加熱用浸漬ヒータとして使用される場
合について、その１例を示せば、基層（２）の層厚: 約
１６mm（内層部分: １１mm，外層部分: ５mm）、電熱線
である中間層（３）〔図１の螺旋溝の条数は２〕の螺旋
ピッチ: 約１４mm（隣合う螺旋相互の間隔は約７mm（＝
14/2mm) 、螺旋溝幅: 約３mm、溝深さ: 約４mmである。
中間層（３）として形成される電熱線の回路パターンも
特に限定されないが、端部をリード端子とし、また回路
パターン密度を高めること等の要請から、図示のような
螺旋形態は有効な回路パターン例として推奨される。
【００１４】上記説明では、電熱線（中間層）（３）を
被覆保護する基層（２）が、有底中空筒形状を有するセ
ラミックヒータの例を挙げたが、その形状はこれに限定
されない。例えば、基層（２）を、両端が開口した中空
筒形状（伸直形状の直管またはＵ字型曲げ管等）とし、
その層内に前記図示のそれと同じように円周方向に沿っ
て管軸方向に螺回する螺旋形状の中間層（３）を形成し
たものは、加熱処理装置のラジアントチューブ等として
有用である。基層（２）は、このほかに、中実柱状体、
または板状体等、その用途・使用態様等に応じた種々の
形態が与えられる。中間層として形成される電熱線も、
基層の形状・サイズに応じた種々の回路パターンが与え
られる。
被覆保護する基層（２）が、有底中空筒形状を有するセ
ラミックヒータの例を挙げたが、その形状はこれに限定
されない。例えば、基層（２）を、両端が開口した中空
筒形状（伸直形状の直管またはＵ字型曲げ管等）とし、
その層内に前記図示のそれと同じように円周方向に沿っ
て管軸方向に螺回する螺旋形状の中間層（３）を形成し
たものは、加熱処理装置のラジアントチューブ等として
有用である。基層（２）は、このほかに、中実柱状体、
または板状体等、その用途・使用態様等に応じた種々の
形態が与えられる。中間層として形成される電熱線も、
基層の形状・サイズに応じた種々の回路パターンが与え
られる。
【００１５】
【発明の効果】本発明のセラミックヒータは、電熱線の
被覆保護層であるセラミック基層の層内に、電熱線を中
間層として埋設形成した積層一体構造を有するので、電
熱線の抵抗発熱は基層に直接伝達される。その直接加熱
構造により、従来のチューブ内面を輻射加熱する間接加
熱構造に比べ、高い加熱効率が得られる。また、基層は
窒化珪素系セラミックで形成され、耐熱性，耐食・耐溶
損性、強度等にすぐれており、溶融金属用浸漬ヒータ、
あるいはラジアントチューブ等として有用であり、高い
加熱効率と安定した耐用寿命を得ることを可能とする。
被覆保護層であるセラミック基層の層内に、電熱線を中
間層として埋設形成した積層一体構造を有するので、電
熱線の抵抗発熱は基層に直接伝達される。その直接加熱
構造により、従来のチューブ内面を輻射加熱する間接加
熱構造に比べ、高い加熱効率が得られる。また、基層は
窒化珪素系セラミックで形成され、耐熱性，耐食・耐溶
損性、強度等にすぐれており、溶融金属用浸漬ヒータ、
あるいはラジアントチューブ等として有用であり、高い
加熱効率と安定した耐用寿命を得ることを可能とする。
【図１】本発明のセラミックヒータの実施例を示す図で
ある〔同図（１）は平面図，（２）は、Ｉ−Ｉ断面図〕
である。
ある〔同図（１）は平面図，（２）は、Ｉ−Ｉ断面図〕
である。
【図２】本発明のセラミックヒータの粉末成形工程を示
す図（断面図）である。
す図（断面図）である。
【図３】本発明のセラミックヒータの粉末成形工程を示
す図（一部切欠き正面図）である。
す図（一部切欠き正面図）である。
【図４】本発明のセラミックヒータの粉末成形工程を示
す図（断面図）である。
す図（断面図）である。
【図５】本発明のセラミックヒータの粉末成形工程を示
す図（一部切欠き正面図）である。
す図（一部切欠き正面図）である。
【図６】本発明のセラミックヒータの粉末成形工程を示
す図（断面図）である。
す図（断面図）である。
【図７】本発明のセラミックヒータの粉末成形工程を示
す図（一部切欠き正面図）である。
す図（一部切欠き正面図）である。
１: セラミックヒータ ２: 基層（窒化珪素系セラミック層） ３: 中間層（電熱線層） ２１: 圧粉層（窒化珪素系セラミック粉末） ２２: 圧粉層（窒化珪素系セラミック粉末） ３０: 圧粉層（電熱線形成粉末） ５: 台部材 ６: 芯金 ７: 成形容器 ８: 蓋材 Ｐ21: 基層形成原料粉末（窒化珪素系セラミツクス粉
末） Ｐ22: 基層形成原料粉末（窒化珪素系セラミツクス粉
末） Ｐ30: 中間層形成原料粉末 ｃ: 中空孔 ｇ: 中間層形成用溝（螺旋状溝）
末） Ｐ22: 基層形成原料粉末（窒化珪素系セラミツクス粉
末） Ｐ30: 中間層形成原料粉末 ｃ: 中空孔 ｇ: 中間層形成用溝（螺旋状溝）
Claims (6)
- 【請求項１】 電気伝導性を有するセラミックまたは高
融点金属からなる中間層とこれを被覆保護する窒化珪素
系セラミックからなる基層との積層一体構造を有する焼
結体であることを特徴とするセラミックヒータ。 - 【請求項２】 基層は中空筒形状を有し、中間層は螺旋
形状を有することを特徴とする請求項１に記載のセラミ
ックヒータ。 - 【請求項３】 窒化珪素系セラミックからなる基層が有
底中空筒形状を有する金属溶湯加熱保温用浸漬型ヒータ
であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
のセラミックヒータ。 - 【請求項４】 窒化珪素系セラミックからなる基層が直
管または曲管形状を有するラジアントチューブであるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミ
ックヒータ。 - 【請求項５】 窒化珪素系セラミックからなる基層は、
相対密度９０％以上、電熱線を形成する中間層は、構成
粒子の平均粒径１０μｍ以下，相対密度５０％以上であ
ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか
１項に記載のセラミックヒータ。 - 【請求項６】 冷間静水圧加圧法により成形された窒化
珪素系セラミックの圧粉層（２１）からなり、表面に溝
（ｇ）が形設された成形体（Ｓ1 ) を得る工程、 成形体（Ｓ1 ) の溝（ｇ）内に、冷間静水圧加圧法によ
り成形された電気伝導性を有するセラミックないし高融
点金属粉末の圧粉層（３０）を有する成形体（Ｓ2 ) を
得る工程、 成形体（Ｓ2 ) の表面に、冷間静水圧加圧法により、圧
粉層（３０）を被覆する窒化珪素系セラミックの圧粉層
（２２）が積層形成された成形体（Ｓ3 ) を得る工程、 および上記成形体（Ｓ3 ) を焼結処理する工程、からな
る請求項１ないし請求項５のいずれが１項に記載のセラ
ミックヒータの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24957496A JP3594161B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | セラミックヒータおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24957496A JP3594161B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | セラミックヒータおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1092555A true JPH1092555A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3594161B2 JP3594161B2 (ja) | 2004-11-24 |
Family
ID=17195039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24957496A Expired - Lifetime JP3594161B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | セラミックヒータおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3594161B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010533980A (ja) * | 2007-07-18 | 2010-10-28 | ワトロウ エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー | サイクル時間が短縮された厚膜抵抗装置の製造方法 |
| CN103940244A (zh) * | 2014-04-03 | 2014-07-23 | 鞍山星源达科技有限公司 | 一种仪器设备用热元件嵌入式的炉膛构造方法 |
| JP2017199515A (ja) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 株式会社幸和電熱計器 | ヒータ装置の製造方法およびヒータ装置 |
-
1996
- 1996-09-20 JP JP24957496A patent/JP3594161B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010533980A (ja) * | 2007-07-18 | 2010-10-28 | ワトロウ エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー | サイクル時間が短縮された厚膜抵抗装置の製造方法 |
| CN103940244A (zh) * | 2014-04-03 | 2014-07-23 | 鞍山星源达科技有限公司 | 一种仪器设备用热元件嵌入式的炉膛构造方法 |
| JP2017199515A (ja) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 株式会社幸和電熱計器 | ヒータ装置の製造方法およびヒータ装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3594161B2 (ja) | 2004-11-24 |
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