JPS5846590A - セラミツクヒ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は炭化チタＶ−％窒化チタンを発熱体とするセ
ラ截フクヒータに関するものである。

従来、酸化アＡ／ｌニウム基板上にに一夕部材のペース
トを印刷して焼成したプリン）＋１ラミツクヒータが使
用されている。この従来のセラミックに一夕はタングス
テンが使用されるが、特に水分を含む雪囲気下ではいち
じるしい酸化が起り、およそｓｏｏ’ｏ−ｅ酸化が始ま
り、ｌ５ＯＯ″Ｃで急激つため も→消耗劣下が激しい、そのためと−タとしての使用　
囲気発熱温度が低く制ｉされてい′ム、ｔた、使用時の
熱衝撃によ）ヒータ部材が基板上より脱落し九り、−れ
たすする不都合が与られた。

本発明はかかる不都合を克服するもので、と−声部材を
ベース部材に埋設し、一体内に結合した構造とすること
により、と−声部材の酸化腐食および熱嬌撃による割れ
、脱落を防止したものであ、シ千数百１１Ｃの発熱温實
、水分を含む幣囲気でも使用に酎えうる。すなわち本発
明のセラミックヒータは炭化チ゛タン、窒化チタンある
いは炭化チタンと窒化チタンを主成分とするヒータ部材
と該ヒータ部材の少な゛くとも２ケ所の表面に接する少
なくとも１対の（極と、；俊化アルミニウム酸化ジルコ
ニウム等の電気絶縁材料からな抄、該電極の接する該ヒ
ータ部材の表面を除く全表面を肴い、該と−タ部材と一
体的に結合したベース部材とよりなることを特徴とする
ものである。

ここでヒータ部材は炭化チタン、窒化チタンを主要成分
とするセフミック粉末を焼結し丸ものである。主要成分
以外にベース部材の材料である酸化アルミニウム、酸化
ジルコニウム阜の砿気絶縁粉末を混合した混合粉末を使
用する場合にはと−タ部材とベース部材の一体性がさら
に向上する。

と−タ部材の形状は板状あるいは書状等である。

その厚さ、巾、形状は目的とするヒータの発熱量、必要
とする加熱部分の形状等により適宜−択することができ
る。ｋ−夕部材を２層板上積層することもできる。なお
発熱量については、と−タ部材の組成を変えることある
いは電極間電圧を変えるととによってもｔ１４＠するこ
とができる。

ベース部材はヒータ部材の表面を被覆し、と−タ部材が
腐食性雰囲気に曝されるのを防止するものである。従っ
てベース部材は非常に薄いものでもよい、なお、と−夕
部材が非常に薄い場合にはセラミックと−タ全体の強度
を高くする意味でべ一一ス部材の一部を厚くすることも
できる。ベース部材としては酸化アルミニラふ、酸化ｙ
ｐｖコニウム等の絶縁材料が使用できる。ヒータ部材と
して炭化チタン、窒化チタンを用り、ベース部材として
酸化アｆｉ／ｉニクムを用いた場合、炭化チタン、窒化
チタン、酸化アルミニウムの熱膨張係数が各＊ｆ＠Ｘｉ
　ｊ”０−！ＩＩＩＸＩ　Ｍ”０−、’　ａＯＸｌ　に
”０ｏ−’Ｈ極めて近い値をもつため、熱膨張差によっ
て発生する彊が小さい。このためヒータ部材とベース部
材の剥離は一層起りにくい。

電極部材、は通常鋼あるいはニッケル、クロム合金が用
いられる。電極部材はセフミックヒータの、形状により
焼きばめあるいはメタライジング法で形成される。

なお、零°発明のセラミックヒータを！ｌ１Ｉｌ造する
方法としては、ヒータ部材のグリーンコンパクト（圧密
体）あるいは焼結体、ベース部材のグリーンコンパクト
あるいは焼結体を各々製造しそれらを組合せ、その後焼
結して一体とする方法を採用することができる。ｉた一
部のさ一ス部材の焼結体表面にヒータ部材の原料ペース
トを印刷し、さらにそのＥＫ情シのベース部材を被覆し
て焼結してもよい、焼結温度は通常１６００６Ｃ〜１６
５０゜Ｃが好ましい、焼結１カ囲気はヒータ部材の炭化
チタン、窒化チタンが酸化しないような非酸化性°方囲
気、例えば水素ガス、水素ガスと窒素ガスの混合劣囲気
が好まし諭、な門、ヒータ部材がベース部材に完全に被
覆され、劣囲気ガスがヒータ部材に接触しない場合には
大気中での焼結も可能である。

本発明のセラミックヒータはヒータ部材がベース部材で
完全に被覆され、酸化性す囲気から保護されている丸め
、酸化による抵抗劣化を回避できるとともに置傘が最く
なる。さらＫと一タ部材とベース部材との熱膨張係数の
差が小さい丸め、それにょ↓生ずる熱応力が無ｉｆきる
。２゜たゎ竺激に電源を印加する等の熱衝撃を与えても
十分に耐えることができる。この耐熱＃撃の特性は酸化
アルミニウム焼結体とほぼ同一である。

本発明のセラミックヒータはＬ記したすぐれた特性をも
つ丸め、従来のセラミックヒータとしての使用を越え、
自動車のシガレ７）ライター、酸素センサーの温度補償
用ヒータとしての使用が可能である。

以下、実施例を示す。

９４施例１ 本発明の第１実施例であるセールミックヒータの中央切
断斜視図を１１１図に示す、このセッミフク℃−夕は中
央孔を有する円盤状の＠／ＬＩｌ！な８枚のベース部材
１，１．１とこのベース部材１，１の間に存在する中央
孔を有する円盤状のヒータ部材ち２、および円周部にあ
るリング状の１ｔ１ｇａと中央部の（Ｉｉｉｌｌｂとよ
シ、なる。ベース部材ｌは酸化アμミニクムの焼結体で
ある。ま九ヒータ部材２は炭化チーンと酸化アＡ／ミニ
ウムの混合粉末の焼結体である。ベース部材１およびヒ
ータ部材２はそれぞれ原料粉末を圧密化して形成したグ
リーンコンバクＦｔ−ｓｔ図のように＃Ｊｍ　したもの
を一体内に焼結したー％Ｏである。電Ｗ４８＆は、焼結
したベース部材１とヒータ部材２の外周にニッケＶ。

クロム命令製のリングを燗きばめしたものである。

また電極８ｂは焼結したベース部材１とヒータ部材２の
中央孔にニッケ〜、クロム合金粉末を入れ加熱処理して
メ＃ライジングして形成したものである。

″本実施例では上下の２枚のベース部材１．１がと一１
部材２．２を外部セ囲気から保護する。中で 夫のベース部材１は２枚のヒータ部材２．２の絶縁体と
して作用する。そして電極８島、８島間に電圧を印加す
ることによシヒー一部材２．２に電気が流れ、ヒータ部
材２．２は＠熱する。

なお、ベース部材１とと−１部材２の高い一体性を保持
する九めＫはベース部材１の原料組成は膨化チ？ン！Ｏ
〜６０重量％、酸化アＪｖｔニウム！５ＯＮ８０重量％
が好ましい。なお、膨化チタンの代わＩＫｌ［化チタン
を用いる場合には、窒化チタン１０へ５０重量％酸化ア
Ａ／ミニウム６０〜９０重量％が好ましい。

外部す囲気からの保護あるいは絶縁体として安全に作用
するためＫはベ　−ス部材１はａ５〜２＃Ｅ帆穫度の厚
さがあるのが好ましい。

なか、本実施例のもので焼結条件を変えたシ、ｔ−４１
部材鵞の厚さ、原料組成を変えるととによ１ｔ−１部材
２の比低抗を１♂〜数−ｆ”Ｌｃ、Ｌの間で任意に選択
することができる。

実施例３ 本発明の第２＊施例であるセラミックと−−の中央切断
斜視図を第２図に示す。このセラミックと一部は、実施
例１と同□じくベース部材１１となる上側および下側の
２枚の酸化アＩｖｔニウムのグリーンコンバクＦと蚊取
線香状の（あるいは渦巻き状）ヒータ部材２１となる窒
化チタンと酸化アルミニウム混合粉末のグリーンコンパ
クトを中央にはさみ、全体を円盤状の凹部を有する型内
で再圧縮した６ち一体的に焼結し、その後、実施例１と
同様に電極８１１１．８１ｂを形成したものである。こ
のセラミックと−タも実施例１と同様にすぐれた耐酸化
性と＃Ｉｓ衝撃性を兼備する。

なお、ベース部材１１となる２枚のグリーンコンパクト
の代わりに、水と酸化アｙｉ二ｔ　ｈ粉末の７１Ｌす雫
−を用い、ドクターブレード法でまず下側のベース部材
１１となる層を形成し、その上にヒータ部材２１となる
グリーンコンノ（クトをのせ、さらに上記スリラーを用
いてドクターブレード法で上側のベース部材１１となる
層を作り、これら全体を乾燥したのち加熱して焼結し、
同様にｔ極を形成し、本実施例と同じセラミックヒータ
を製造することができる。

実施例８ 本発明の第３実施例であるセラミックと−ダの一部欠損
斜視図を第８図に示す。このセラミックと−ｐはべ−２
部材１２に２個のジグザグ状と−１部材２２が堀設され
た構造をもつ。このため、本実施例のセラミックヒー＃
も実施例１１のセラミックに−Ｊと同じすぐれ九耐酸化
性と耐熱衝撃性をもつ。

本実施例の−に９ミツクとｍ−は、酸化アｆｉ／ミニウ
ムの長方形状のグリーンコンパクトの一１１ｆＫ炭化チ
タンと酸化アＡ／ミニウムのペーストを第８図に示すジ
グザグ状に印刷し、これを２枚１１１１Ｌ、さらにその
上に何も印刷されていない同形状のグリーンコンパクト
を重ね、それを型内で再加圧したのち１８００へ１６５
０　’ＯＫ加熱して一体的に焼結し、その後、電１［８
２，８ｇをメタフィゾング法で形成し友ものである。

実施例４ 本発明の第４実施例であるセラミックと一部の一部欠損
斜視図を第４図に示す。

このセラ１．りとｍ−は焼結し丸板状の酸化アルミ二り
ム板を下側のベース部材１ｇ８とし、−七の一表面に実
施例８と同じペースＦをジグザグ状に印刷し、これを焼
結してヒータ部材２３とし１．さらにメタライジングに
より’４１ＦＭ８Ｂ、３８を形成し、その後ヒータ部材
２Ｂの上に峻化アルミニウムをプラズマ溶射して上側の
ベース部材ｔａｂとした亀のである。

本実施例のセラミックヒータもヒータ部材２８がベース
部材１ａ＆、１８ｂに１９．された１勺となっているた
め、すぐれた＠酸化性と哨儂衝撃性を蹟備する。

【図面の簡単な説明】

ｒ４１図は本発明の第１実施例であるセフミックヒータ
の中央切断斜視図、第２図は第２実鴫例のセラミックヒ
ータの中央切断斜視図、窮８１多は瀉ａ＊施例のセフミ
ックヒータの一部欠損斜視図、第４図は第４冥鳩例のセ
ラミックヒータの一部欠損斜視図である。、゛４中符号
１．１１．１２．１８はベース部材、２．２１．２２．
２８はし一夕部材、８．８１．８２．８８は製置を示す
。 ３ｂ　　　第１図 第２図 １ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化チタン、造化チタンあるいシま炭化チタンと
   窒化チタンを主要成分とするヒータ部材と、 該−一夕部材の少なくとも２ケ所の表面に接する少なく
   とも１対の電極と、 酸化アルミニウム、酸化ジμコニウＨ％の４気絶禄材料
   からなり、該電極の接する咳ヒータ部材の表面を除く全
   表面を覆い、該ヒータ部材と一体的に結きしたベース部
   材とよりなることを特徴とするセラミックヒ　タ（２）
   　　ヒータ部材は主要成分としての炭化チタン、窒化チ
   タンあるいは炭化チタンと窒化チタン、および電Ｊｃ扇
   謙材料である酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム尋と
   よシなる・混合粉末を一体的に焼結したものである特許
   請求の範囲嬉１項記載のセラミックと一タ