JPS59169089A - Heat generator - Google Patents

Heat generator

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Publication number
JPS59169089A
JPS59169089A JP4400483A JP4400483A JPS59169089A JP S59169089 A JPS59169089 A JP S59169089A JP 4400483 A JP4400483 A JP 4400483A JP 4400483 A JP4400483 A JP 4400483A JP S59169089 A JPS59169089 A JP S59169089A
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JP
Japan
Prior art keywords
substrate
thin film
film layer
heat generating
heating element
Prior art date
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Pending
Application number
JP4400483A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
向井 寛克
直人 三輪
丹羽 準
誠 堀
長屋 年厚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP4400483A priority Critical patent/JPS59169089A/en
Publication of JPS59169089A publication Critical patent/JPS59169089A/en
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  • Resistance Heating (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の吸気加熱装置あるいは燃焼装置な
どに適用できる発熱装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a heat generating device that can be applied to an intake air heating device or a combustion device of an internal combustion engine.

従来の発熱装置は、ニクロム線等の発熱体を利用したも
のと、正特性磁器半導体、を用いたものが(1) 知られている。ところでニクロム線の場合、自己温度制
御能力がなく、定温度を維持するためには外部に複雑な
制御回路が必要となる。一方、正特性磁器半導体を利用
した発熱装置は定温度制御が可能であるが、材料の特性
上、制御温度の上限はせいぜい300℃が限界である。
Conventional heat generating devices include those that utilize a heating element such as a nichrome wire, and those that utilize a positive characteristic ceramic semiconductor (1). However, in the case of nichrome wire, there is no self-temperature control ability, and a complicated external control circuit is required to maintain a constant temperature. On the other hand, a heat generating device using a PTC ceramic semiconductor is capable of constant temperature control, but due to the characteristics of the material, the upper limit of the control temperature is at most 300°C.

本発明は、上述の欠点を取り除いた発熱装置を提供する
ものである。
The present invention provides a heat generating device that eliminates the above-mentioned drawbacks.

即ち、本発明は電気絶縁セラミック材料からなるハニカ
ム構造の基板を有し、この基板の格子ならびに通孔の表
面に、発熱用抵抗体として高い正の温度係数を有するN
i系金金属11膜を形成したものである。
That is, the present invention has a honeycomb-structured substrate made of an electrically insulating ceramic material, and N having a high positive temperature coefficient as a heating resistor is provided on the surface of the lattice and through holes of this substrate.
11 films of i-based gold metal were formed.

この構成の発熱装置は、外部の複雑な回路なしに500
〜800℃の高温で定温度を維持する事ができ、また均
熱性に優れている。
A heat generating device with this configuration can generate up to 500
It can maintain a constant temperature at a high temperature of ~800°C and has excellent heat uniformity.

以下、本発明を具体的実施例により詳細に説明する。 
 。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to specific examples.
.

第り図および第2図において、1は基板であり、例えば
コージェライト材料で構成しである。この(2) 基板1は図示のごとく多数の通孔1aを有したハニカム
構造となっている。2はヒータ部材としてのNi系金属
薄膜層であり、この薄膜層2は上記基板1の格子表面(
基板1の両端面)、上記通孔1aの表面、ならびに側面
に無電解メッキ法により例えば5μm程の厚さに形成し
である。この薄膜層2の材質としては、純Ni(純度9
8.5%以上)に少量のP(リン)、B(硼素)を含む
ものが使用できる。望ましくは後述するごとく、N1−
B系である。
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a substrate, which is made of, for example, cordierite material. (2) The substrate 1 has a honeycomb structure having a large number of through holes 1a as shown in the figure. 2 is a Ni-based metal thin film layer as a heater member, and this thin film layer 2 covers the lattice surface (
It is formed to a thickness of about 5 μm, for example, by electroless plating on both end surfaces of the substrate 1, the surface of the through hole 1a, and the side surfaces. The material of this thin film layer 2 is pure Ni (purity 9
(8.5% or more) containing small amounts of P (phosphorus) and B (boron) can be used. Preferably, as described later, N1-
It is B series.

3は薄膜電極であり、上記基板1の相対向する二つの側
面に形成しである。この電極3は例えばAg(銀)ペー
ストを塗布、焼付けることにより構成されている。
Reference numeral 3 denotes thin film electrodes, which are formed on two opposing sides of the substrate 1. This electrode 3 is constructed by applying and baking Ag (silver) paste, for example.

かような構成の発熱体は第3図のごとく組付けられ、発
熱装置として機能するようになっている。
The heating element having such a structure is assembled as shown in FIG. 3, and functions as a heating device.

即ち、金属プレートで構成した端子4.4に上記発熱体
をビス5より金属金具6を介して取付けである。従って
、発熱体の電極3.3が端子4.4に電気的に接続され
ることになる。この端子4、(3) 4はスイッチ7を介して電源8に接続しである。
That is, the heating element is attached to the terminal 4.4 made of a metal plate via a metal fitting 6 using screws 5. The electrode 3.3 of the heating element is therefore electrically connected to the terminal 4.4. These terminals 4, (3) 4 are connected to a power source 8 via a switch 7.

上記構成によれば、電極3.3間に通電することにより
Ni系′N膜層2が発熱する。一方、通孔1aに流体例
えば空気を送風すれば、空気が加熱されることになる。
According to the above configuration, the Ni-based N film layer 2 generates heat by passing current between the electrodes 3 and 3. On the other hand, if a fluid such as air is blown through the through hole 1a, the air will be heated.

勿論、通孔1aに流体を通さなくてもよい。Of course, it is not necessary to pass fluid through the through hole 1a.

ところで、上記実施例では、発熱体の基板7を低熱膨張
を有するコージェライトで構成しているから、高温まで
使用でき、また熱衝撃性に優れているから、本発熱体の
ように温度変化の激しい条件で使用しても充分耐久性が
ある。
By the way, in the above embodiment, the substrate 7 of the heating element is made of cordierite that has low thermal expansion, so it can be used up to high temperatures, and it has excellent thermal shock resistance, so it can not be easily affected by temperature changes like the present heating element. Durable enough to withstand harsh conditions.

また、コージェライトの表面は非常に多孔質であるため
、該コージェライトで構成した基板1に上記薄膜層2を
形成した際においてその機械的密着強度は非常に優れる
Furthermore, since the surface of cordierite is extremely porous, when the thin film layer 2 is formed on the substrate 1 made of cordierite, its mechanical adhesion strength is extremely excellent.

更に、ハニカム基板1の格子表面に上記薄膜層2を形成
しであるため、何らかの要因で該薄膜層2の一部が剥離
しても他の領域の電気的通路は確保することができるの
で、発熱体としてのメリットは大きい。
Furthermore, since the thin film layer 2 is formed on the lattice surface of the honeycomb substrate 1, even if a part of the thin film layer 2 peels off due to some reason, electrical passages in other areas can be ensured. It has great advantages as a heating element.

(4) 次に、実験結果について説明をする。実験に供した2つ
の試料の発熱体は35鶴×65n+x厚さIotmで通
孔のメンシュサイズは100メツシユであり、初期抵抗
は0.07Ωである。このうち一方の発熱体の前記II
膜層の材質はNt−P(Pは内モル%で5モル)であり
、他方の薄膜層の材質はN1−B(Bは内モル%で2モ
ル)である。また、他の試料として、純NI線をコイル
状に巻いた従来公知のものを用いた。
(4) Next, the experimental results will be explained. The heating elements of the two samples used in the experiment had dimensions of 35 squares x 65 nm + thickness Iotm, a through-hole mesh size of 100 mesh, and an initial resistance of 0.07Ω. The above II of one of the heating elements
The material of the film layer is Nt-P (P is 5 mol in internal mol %), and the material of the other thin film layer is N1-B (B is 2 mol in internal mol %). In addition, as another sample, a conventionally known one made of a pure NI wire wound into a coil shape was used.

実験結果を第4図に示す。この第4図から明白なごとく
、Ni −B系の発熱体は耐熱性に優れていることがわ
かる。一方、Ni線をコイル状に巻いた従来公知のもの
は、隣接するコイルの影響を受けて局部発熱し、断線し
やすい。また、′N1−P系の発熱体は溶断に至ったが
、これはPによって融点が下がったものと思われる。し
かし、自己温度制御機能は備えており、かつまた従来公
知の正特性磁器半導体に比べて制御温度が高いことから
、用途との適正によりN1−P系の発熱体も使用するこ
とができる。
The experimental results are shown in Figure 4. As is clear from FIG. 4, the Ni-B heating element has excellent heat resistance. On the other hand, conventionally known wires in which Ni wire is wound into a coil form generate local heat due to the influence of adjacent coils and are prone to wire breakage. In addition, the 'N1-P heating element melted down, but this is thought to be due to the lowering of the melting point by P. However, since it has a self-temperature control function and the control temperature is higher than that of conventionally known PTC porcelain semiconductors, N1-P type heating elements can also be used depending on the suitability of the application.

(5) 次に、N i B系発熱体において、そのNi −Bの
組成比による耐久性実験を行なったので、その結果を説
明する。実験に供した試料の寸法、抵抗値は前記第4図
で説明した発熱体と同じである。
(5) Next, durability tests were conducted on the Ni-B based heating element based on its Ni-B composition ratio, and the results will be explained. The dimensions and resistance value of the sample used in the experiment were the same as those of the heating element explained in FIG. 4 above.

また、耐久実験条件は印加電圧6V(直流)で1分間通
電を行ない、その後5分間通電を停止するのを1サイク
ルとし、これを2000サイクル行なった。
The durability test conditions were as follows: energization was applied for 1 minute at an applied voltage of 6 V (DC), and then energization was stopped for 5 minutes as one cycle, and this cycle was repeated for 2000 cycles.

結果は表1のごとくである。The results are shown in Table 1.

表1 上記・表1から理解されるごとく、N i−Bの望まし
い組成範囲は゛B;1モル%〜10モル%、N(6) 1;残部(99モル%〜90モル%)である。即ち、B
を含むと純Niの酸化が防止され、耐熱性が向上する。
Table 1 As understood from Table 1 above, the desirable composition range of N i-B is 1 mol % to 10 mol % of B, and the remainder (99 mol % to 90 mol %) of N(6) 1. That is, B
When Ni is included, oxidation of pure Ni is prevented and heat resistance is improved.

しかし、Bの量を多くすると、逆に発熱特性が劣化する
However, increasing the amount of B conversely deteriorates the heat generation characteristics.

本発明は上述した実施例に限定されることはなく、次の
ごとく変更ができる。
The present invention is not limited to the embodiments described above, but can be modified as follows.

+l)ハニカム構造における通孔1aの平面形状は、正
方形、長方形、六角形、三角形等、種々の形状でよいこ
とは言うまでもない。
+l) It goes without saying that the planar shape of the through holes 1a in the honeycomb structure may be various shapes such as square, rectangle, hexagon, and triangle.

(2)基板1の材質は低熱膨張のものがよいが、これに
適するものはコージェライトの他に、343N4、L 
i 203−AIl 203−3 i02系、A Il
T i O3でもよい。
(2) The material for the substrate 1 should preferably be one with low thermal expansion, and suitable materials include cordierite, 343N4, L
i 203-AIl 203-3 i02 series, AIl
It may also be T i O3.

(3)金属薄膜152 (7)外表面を例、t ハM 
g A 12204(スピネル)などの電気絶縁セラミ
ック材料で被覆することもできる。かかる被覆層によっ
て、劣悪雰囲気下での耐久性を向上できる。
(3) Metal thin film 152 (7) For example, the outer surface
It can also be coated with an electrically insulating ceramic material such as g A 12204 (spinel). Such a coating layer can improve durability under a poor atmosphere.

(4)金属薄膜層2の材料としては、純NiにYのごと
き希土類元素を添加して耐熱性を図った公知の材料を使
用することも勿論できる。
(4) As the material for the metal thin film layer 2, it is of course possible to use a known material made by adding a rare earth element such as Y to pure Ni to improve heat resistance.

(7)(7)

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

第1図は本発明発熱装置における発熱体を示す斜視図、
第2図は第1図の1−1断面図、第3図は本発明におけ
る発熱体の取付状態をしめず斜視図、第4図は本発明の
作用説明に供する特性図である。 1・・・基板、la・・・通孔、2・・・金属薄膜層、
3・・・電極、8・・・電源。 代理人弁理士 岡 部   隆 (8)
FIG. 1 is a perspective view showing a heating element in a heating device of the present invention;
2 is a cross-sectional view taken along line 1-1 in FIG. 1, FIG. 3 is a perspective view showing the mounting state of the heating element in the present invention, and FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining the operation of the present invention. 1... Substrate, la... Through hole, 2... Metal thin film layer,
3... Electrode, 8... Power supply. Representative Patent Attorney Takashi Okabe (8)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 +11多数の通孔をもつハニカム構造を有した電気絶縁
セラミック材料より成る基板を備え、該基板のハニカム
構造における格子表面ならびに前記通孔内面に、正の抵
抗温度特性を有するNjMの金属薄膜層を形成し、該薄
膜層を電源に接続した発熱装置。 (2)前記i**層は、0.1〜10モル%のB、残部
Niを含む特許請求の範囲第1項記載の発熱装置。 (3)前記基板はコージェライトにより構成しである特
許請求の範囲第2項記載の発熱装置。
[Claims] +11 A substrate made of an electrically insulating ceramic material having a honeycomb structure with a large number of through holes, the lattice surface of the honeycomb structure of the substrate and the inner surface of the through holes having positive resistance temperature characteristics. A heat generating device in which a metal thin film layer of NjM is formed and the thin film layer is connected to a power source. (2) The heat generating device according to claim 1, wherein the i** layer contains 0.1 to 10 mol% of B, and the balance is Ni. (3) The heat generating device according to claim 2, wherein the substrate is made of cordierite.
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