JPH11312572A - セラミックヒーター - Google Patents
セラミックヒーターInfo
- Publication number
- JPH11312572A JPH11312572A JP11890598A JP11890598A JPH11312572A JP H11312572 A JPH11312572 A JP H11312572A JP 11890598 A JP11890598 A JP 11890598A JP 11890598 A JP11890598 A JP 11890598A JP H11312572 A JPH11312572 A JP H11312572A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic heater
- core material
- heating element
- resistance heating
- exothermic body
- 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.)
- Withdrawn
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- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 所定の温度域までの到達時間が極めて短い発
熱特性を有するセラミックヒーターについて提案する。 【解決手段】 抵抗発熱体とこの抵抗発熱体を埋設した
セラミックスの絶縁性シートとから成るセラミックヒー
ターにおいて、該セラミックヒーターの胴部の少なくと
も抵抗発熱体部分に中空部を形成する。
熱特性を有するセラミックヒーターについて提案する。 【解決手段】 抵抗発熱体とこの抵抗発熱体を埋設した
セラミックスの絶縁性シートとから成るセラミックヒー
ターにおいて、該セラミックヒーターの胴部の少なくと
も抵抗発熱体部分に中空部を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、セラミックス中
に抵抗発熱体を埋設したセラミックヒーターに関する。
に抵抗発熱体を埋設したセラミックヒーターに関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックヒーターは、自動車用の酸素
センサーやグローシステムに、また半導体加熱用ヒータ
ー並びに石油ファンヒーター等の石油気化器用熱源とし
て、広範囲に使用されている。
センサーやグローシステムに、また半導体加熱用ヒータ
ー並びに石油ファンヒーター等の石油気化器用熱源とし
て、広範囲に使用されている。
【０００３】図１に示すように、セラミックヒーター10
は、芯材11とこの芯材11に接着層12を介して巻き付けた
絶縁性シート13との間に抵抗発熱体14を埋設し、該抵抗
発熱体14の両端部を絶縁性シート13の外側に設けた電極
15とそれぞれ接続して成る。この抵抗発熱体14の端部と
電極15とは、絶縁性シート13の電極15下に設けたスルー
ホールを介して接続されている。そして、電極15に外部
から給電することによって、抵抗発熱体14が発熱する結
果、ヒーターとして機能する仕組みとなっている。
は、芯材11とこの芯材11に接着層12を介して巻き付けた
絶縁性シート13との間に抵抗発熱体14を埋設し、該抵抗
発熱体14の両端部を絶縁性シート13の外側に設けた電極
15とそれぞれ接続して成る。この抵抗発熱体14の端部と
電極15とは、絶縁性シート13の電極15下に設けたスルー
ホールを介して接続されている。そして、電極15に外部
から給電することによって、抵抗発熱体14が発熱する結
果、ヒーターとして機能する仕組みとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このセラミックヒータ
ーは、例えば酸素センサーの素子の内側に装着されて、
ここで発熱することによって素子の環境温度を一定に保
持して、その機能低下を回避する役目を担っている。と
りわけ、自動車の酸素センサーはエンジンの始動と同時
に作動させることが理想的であることから、その素子を
速やかに加熱する必要がある。従って、セラミックヒー
ターには、所定の高温度（域）までの昇温を短時間で達
成する性能が要求されるのである。
ーは、例えば酸素センサーの素子の内側に装着されて、
ここで発熱することによって素子の環境温度を一定に保
持して、その機能低下を回避する役目を担っている。と
りわけ、自動車の酸素センサーはエンジンの始動と同時
に作動させることが理想的であることから、その素子を
速やかに加熱する必要がある。従って、セラミックヒー
ターには、所定の高温度（域）までの昇温を短時間で達
成する性能が要求されるのである。
【０００５】そこで、この発明は、所定の温度域までの
到達時間が極めて短い発熱特性を有するセラミックヒー
ターについて提案することを目的とする。
到達時間が極めて短い発熱特性を有するセラミックヒー
ターについて提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、抵抗発熱体
とこの抵抗発熱体を埋設したセラミックスの絶縁性シー
トとから成るセラミックヒーターにおいて、該セラミッ
クヒーターの胴部の少なくとも抵抗発熱体部分に中空部
を形成したことを特徴とするセラミックヒーターであ
る。
とこの抵抗発熱体を埋設したセラミックスの絶縁性シー
トとから成るセラミックヒーターにおいて、該セラミッ
クヒーターの胴部の少なくとも抵抗発熱体部分に中空部
を形成したことを特徴とするセラミックヒーターであ
る。
【０００７】上記セラミックヒーターは、セラミックヒ
ーター胴部の断面が略円形であることが、実施に当たり
有利である。
ーター胴部の断面が略円形であることが、実施に当たり
有利である。
【０００８】
【発明の実施の形態】さて、この発明に従うセラミック
ヒーターについて、図２を参照して詳しく説明する。す
なわち、このセラミックヒーターは、円柱や角柱などの
柱体状、図示例で円柱状の芯材１とこの芯材１を被覆す
る絶縁性シート２との間に抵抗発熱体３を埋設し、芯材
１の周上で略180 °離間した両側でそれぞれ軸方向に延
びる、抵抗発熱体３の両端部に、それぞれ電極４を接続
し、絶縁性シート２に形成した切欠き５を介して、各電
極４を外側に露出して成る。ちなみに、従来は必須であ
った抵抗発熱体と電極との間を連絡するスルーホールは
不要になる。
ヒーターについて、図２を参照して詳しく説明する。す
なわち、このセラミックヒーターは、円柱や角柱などの
柱体状、図示例で円柱状の芯材１とこの芯材１を被覆す
る絶縁性シート２との間に抵抗発熱体３を埋設し、芯材
１の周上で略180 °離間した両側でそれぞれ軸方向に延
びる、抵抗発熱体３の両端部に、それぞれ電極４を接続
し、絶縁性シート２に形成した切欠き５を介して、各電
極４を外側に露出して成る。ちなみに、従来は必須であ
った抵抗発熱体と電極との間を連絡するスルーホールは
不要になる。
【０００９】また、芯材１には、その両底面1aおよび1b
間で母線に沿って延びる中空部６を、形成することが必
須である。この中空部６は、図示例のように、芯材１の
底面1aおよび1b間で貫通させてもよいが、少なくとも抵
抗発熱体３の部分に形成されていること、換言すると、
芯材１の抵抗発熱体３が巻き付けられた部分は内側に中
空部６を有することが、肝要である。従って、中空部６
は必ずしも芯材１に形成する必要がなく、例えば芯材１
の部分または全部を省略した構造とすることによって、
抵抗発熱体３の内側を直接中空部６とすることも可能で
ある。この中空部６の形成によって、セラミックヒータ
ーに優れた発熱特性、とくに所定温度域までの到達時間
が極めて短い発熱特性を与えることができるのである。
間で母線に沿って延びる中空部６を、形成することが必
須である。この中空部６は、図示例のように、芯材１の
底面1aおよび1b間で貫通させてもよいが、少なくとも抵
抗発熱体３の部分に形成されていること、換言すると、
芯材１の抵抗発熱体３が巻き付けられた部分は内側に中
空部６を有することが、肝要である。従って、中空部６
は必ずしも芯材１に形成する必要がなく、例えば芯材１
の部分または全部を省略した構造とすることによって、
抵抗発熱体３の内側を直接中空部６とすることも可能で
ある。この中空部６の形成によって、セラミックヒータ
ーに優れた発熱特性、とくに所定温度域までの到達時間
が極めて短い発熱特性を与えることができるのである。
【００１０】次に、セラミックヒーターの発熱特性を改
善するための手段を見出すに到った実験結果について、
詳しく述べる。すなわち、図３に示すように、酸素セン
サーの素子７内にセラミックヒーター８を装着し、Ni−
Cr熱電対９の先端を、セラミックヒーター８の抵抗発熱
体３部分（芯材先端から６〜７mmの位置）に配置し、ヒ
ーター８加熱時の経過時間と温度との関係を測定した。
この測定は、図２に示した構造のセラミックヒーター
（発明例）および中空部６のない中実の芯材を用いた以
外は同様の構造のセラミックヒーター（比較例）のそれ
ぞれについて行い、各温度曲線を求めた。その結果を図
４に示すように、芯材１に中空部６を設けることによっ
て、加熱予定温度までの到達時間が大幅に減少すること
は明らかである。
善するための手段を見出すに到った実験結果について、
詳しく述べる。すなわち、図３に示すように、酸素セン
サーの素子７内にセラミックヒーター８を装着し、Ni−
Cr熱電対９の先端を、セラミックヒーター８の抵抗発熱
体３部分（芯材先端から６〜７mmの位置）に配置し、ヒ
ーター８加熱時の経過時間と温度との関係を測定した。
この測定は、図２に示した構造のセラミックヒーター
（発明例）および中空部６のない中実の芯材を用いた以
外は同様の構造のセラミックヒーター（比較例）のそれ
ぞれについて行い、各温度曲線を求めた。その結果を図
４に示すように、芯材１に中空部６を設けることによっ
て、加熱予定温度までの到達時間が大幅に減少すること
は明らかである。
【００１１】なお、上記の実験では、セラミックヒータ
ーの抵抗発熱体に、Ｗ、ReおよびMo等からなる高融点金
属を用いて、12Ｖ電源に接続して加熱を行った。
ーの抵抗発熱体に、Ｗ、ReおよびMo等からなる高融点金
属を用いて、12Ｖ電源に接続して加熱を行った。
【００１２】さらに、芯材１（3.4 mmφ）に設ける中空
部６の大きさを、0.9 、1.3 および2.0 mmφに変化し
て、同様の実験を行ったところ、図５の結果が得られ
た。同図から、中空部６は大きくなるに従って発熱特性
が向上することは、明らかである。一方、同じ実験にお
いて、700 ℃に到達するまでの消費電力を測定した結果
について、図６に示すように、消費電力も中空部６が大
きくなるに従って大きくなることが、明らかである。
部６の大きさを、0.9 、1.3 および2.0 mmφに変化し
て、同様の実験を行ったところ、図５の結果が得られ
た。同図から、中空部６は大きくなるに従って発熱特性
が向上することは、明らかである。一方、同じ実験にお
いて、700 ℃に到達するまでの消費電力を測定した結果
について、図６に示すように、消費電力も中空部６が大
きくなるに従って大きくなることが、明らかである。
【００１３】すなわち、中空部を大きく、つまり抵抗発
熱体によって加熱されるヒーターの容積が小さいほど、
発熱特性は改善される一方、消費電力を小さくするに
は、中空部の大きさを適度の範囲に抑制するのが有利で
あることが、判明した。そして、これら両特性を満足す
るには、図２(b) に示した、中空部６の径ｄと芯材１の
底面の径（芯材１を省略した場合は抵抗発熱体の内径）
Ｄとの比ｄ／Ｄを0.07〜0.35にすることが好ましい。
熱体によって加熱されるヒーターの容積が小さいほど、
発熱特性は改善される一方、消費電力を小さくするに
は、中空部の大きさを適度の範囲に抑制するのが有利で
あることが、判明した。そして、これら両特性を満足す
るには、図２(b) に示した、中空部６の径ｄと芯材１の
底面の径（芯材１を省略した場合は抵抗発熱体の内径）
Ｄとの比ｄ／Ｄを0.07〜0.35にすることが好ましい。
【００１４】なお、図４に示す結果は、芯材１に貫通中
空部を設けた例であるが、少なくとも抵抗発熱体３部分
に中空部が形成されていれば、上記の実験結果と同様の
効果が得られる。
空部を設けた例であるが、少なくとも抵抗発熱体３部分
に中空部が形成されていれば、上記の実験結果と同様の
効果が得られる。
【００１５】また、中空部の断面形状は、製造性の観点
から、略円とすることが好ましい。
から、略円とすることが好ましい。
【００１６】ここで、少なくとも抵抗発熱体３部分に中
空部６を形成することによって発熱特性が改善される理
由は必ずしも明らかではないが、次のように考えること
ができる。すなわち、中空部を設けることによって、抵
抗発熱体が加熱するセラミックの体積を減少でき、その
結果、熱容量を減らすことができるためである。
空部６を形成することによって発熱特性が改善される理
由は必ずしも明らかではないが、次のように考えること
ができる。すなわち、中空部を設けることによって、抵
抗発熱体が加熱するセラミックの体積を減少でき、その
結果、熱容量を減らすことができるためである。
【００１７】
【発明の効果】この発明によって、優れた発熱特性、と
くに所定の温度域までの到達時間が極めて短い発熱特性
をセラミックヒーターに与えられるため、セラミックヒ
ーターに求められる性能を十分に満足することができ
る。
くに所定の温度域までの到達時間が極めて短い発熱特性
をセラミックヒーターに与えられるため、セラミックヒ
ーターに求められる性能を十分に満足することができ
る。
【図１】従来のセラミックヒーターの構造を示す図であ
る。
る。
【図２】この発明に従うセラミックヒーターを示す斜視
図および正面図である。
図および正面図である。
【図３】実験手順を示す説明図である。
【図４】セラミックヒーターの発熱特性を示す図であ
る。
る。
【図５】セラミックヒーターの発熱特性を示す図であ
る。
る。
【図６】セラミックヒーターの発熱時の消費電力を示す
図である。
図である。
１ 芯材 ２ 絶縁性シート ３ 抵抗発熱体 ４ 電極 ５ 切欠き ６ 中空部 ７ 素子 ８ セラミックヒーター ９ 熱電対
Claims (2)
- 【請求項１】 抵抗発熱体とこの抵抗発熱体を埋設した
セラミックスの絶縁性シートとから成るセラミックヒー
ターにおいて、該セラミックヒーターの胴部の少なくと
も抵抗発熱体部分に中空部を形成したことを特徴とする
セラミックヒーター。 - 【請求項２】 請求項１において、セラミックヒーター
胴部の断面が略円形であることを特徴とするセラミック
ヒーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11890598A JPH11312572A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | セラミックヒーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11890598A JPH11312572A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | セラミックヒーター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11312572A true JPH11312572A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14748079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11890598A Withdrawn JPH11312572A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | セラミックヒーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11312572A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001257062A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Ibiden Co Ltd | セラミックヒーター |
| CN104634845A (zh) * | 2013-11-06 | 2015-05-20 | 日本特殊陶业株式会社 | 加热器和气体传感器 |
| JP2015111099A (ja) * | 2013-11-06 | 2015-06-18 | 日本特殊陶業株式会社 | ヒータ及びガスセンサ |
-
1998
- 1998-04-28 JP JP11890598A patent/JPH11312572A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001257062A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Ibiden Co Ltd | セラミックヒーター |
| CN104634845A (zh) * | 2013-11-06 | 2015-05-20 | 日本特殊陶业株式会社 | 加热器和气体传感器 |
| JP2015111099A (ja) * | 2013-11-06 | 2015-06-18 | 日本特殊陶業株式会社 | ヒータ及びガスセンサ |
| CN104634845B (zh) * | 2013-11-06 | 2019-02-01 | 日本特殊陶业株式会社 | 加热器和气体传感器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |