JPS60180085A - セラミック鋳込形ヒータの製造方法 - Google Patents

セラミック鋳込形ヒータの製造方法

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JPS60180085A
JPS60180085A JP59034619A JP3461984A JPS60180085A JP S60180085 A JPS60180085 A JP S60180085A JP 59034619 A JP59034619 A JP 59034619A JP 3461984 A JP3461984 A JP 3461984A JP S60180085 A JPS60180085 A JP S60180085A
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ceramic
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吉保 延藤
修三 徳満
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は発熱体をセラミック焼結体中に鋳込んだセラミ
ック鋳込形ヒータに関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来のセラミック鋳込形ヒータは、発熱体として金属発
熱線、金属発熱線を金属管中に双方が接触しない状態に
挿入し、金属発熱線と金属管とを電気的に絶縁するよう
に酸化マグネシウム粉末を充てんしたいわゆるシー ズ
ヒータ、導電性セラミック焼結発熱体等が使用されてお
り、これらの発熱体をセラミック焼結体中に直接鋳込ん
だ構成になっていた。このようなセラミ、り鋳込形ヒー
タは通電による発熱体の初期へ昇温時に熱衝撃によりし
ばしばセラミックの破損が発生するものであった○した
がって通電の初期は徐々に発熱させるかあるいは発熱体
のワット密度(VV / al )を小さく設計せざる
を得す用途が限られていた。この対策として、セラミッ
ク焼結体と発熱体表面との接触部分に間隙をとり、発熱
体から発生する熱の移動が緩和されるようにしたものが
ある。しかし、この構成のものは、セラミック焼結体と
発熱体の間に空気が存在し、セラミック焼結体の熱伝導
特性を有効に活かすことができず、また、発熱体表面は
常時空気と接触するので長期の使用に際して発熱体の酸
化の進行のため断線に至る欠点があり、この改善が強く
望まれていた。
発明の目的 本発明は上記の欠点を無くし通電初期の急激な発熱によ
る熱衝撃を緩和してセラミック焼結体の破損や、長期間
の使用に対して発熱体の空気酸化による断線のないセラ
ミック鋳込形ヒータを提供するものである。
発明の構成 本発明のセラミック鋳込形ヒータは、空孔を形成したセ
ラミックグリーンシートの前記空孔内に発熱体を挿入し
、空孔の孔壁と発熱体との空隙に焼結処理で溶融しない
無機質粉末を充填した後焼結し、この焼結時に発生する
セラミック焼結体の収縮現象を利用して上記の孔壁と発
熱体との空隙に充填した無機質粉末を未溶融のまま押し
固め、それによって発熱体を固定化すると共に発熱体表
面への空気の接触を断ち、長期使用時の発熱体の酸化劣
化による断線と、通電初期の熱衝撃の緩和をはかりセラ
ミック焼結体の破損を除去するものである。
実施例の説明 本発明のセラミック鋳込形ヒータのセラミック組成材と
しては、ヒータにした場合の耐熱性が確保できるように
無機質材料を使用する。特に無機質材料として本発明の
セラミック鋳込形ヒータの加工、使用上から好ましいも
のは焼結処理を施しだ後の組成形体として、アルミナ(
At203.ジルコニア(Z ro2) 、 シリカ硝
子(S 102 ) 、 ムライト(3AL203@2
S102)スピネル(MqO−Al2O2)、コージラ
イト(2M+70・2At203@6SiO2)である
。このようなセラミック組成を形成するだめのそれぞれ
原料粉末に少量(5〜20%程度で良い)の有機物、例
えばポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタンエマルジ
ョン、アクリル樹脂などと、フタル酸エステル系可塑剤
及び溶剤とを混合してスラリー状の混線物となし、押出
し圧延法、カレンダー法。
ドクターグレード法などにより目的に応じて一定の厚み
のシート状に−すると同時に、発熱体を鋳込むための空
孔、或は溝を設けて乾燥し、グリーンシートを作製する
。第1図、第2図はこのようにシテ出来だグリーンシー
トの概要図であり、第1図のものにおいては発熱体を挿
入する空孔1、第2図のものにおいてはその平坦部2に
溝3を設けたものである。グリーンシートの形成厚みは
特に限定するものではないが、セラミック鋳込形ヒータ
とした場合の発熱分布をより均一化させるために、溝の
深さの2倍以上とするのが好ましい。
以下、第2図に示すセラミックグリーンシートに溝を設
けた構成の実施例について詳述する。
図において、3はセラミ、フグリーンフートの片側の平
坦面2に形成した発熱体を挿入する溝で、このように形
成したセラミックグリーンシート2枚を、その溝3を対
向させて重ね合わせ、第3図に示すような空孔4を形成
させる。この空孔4内に第4図に示す如く発熱体5を挿
入し、空孔4と発熱体6との空隙に焼結処理で溶融しな
い無機質粉末6を充填する。このようにして発熱体5と
無機質粉末6.を挿入、充填した後、焼結処理を施して
本発明のセラミック鋳込形ヒータを形成する。
本発明に使用する発熱体5は金属発熱線、シーズヒータ
、さらには炭化硅素焼結体で代表される導電性セラミッ
ク焼結発熱体などが好ましい。無機質粉末6は酸化マグ
ネシウム、二酸化硅素、アルミナなど、はぼ中性酸化物
に属する微粉末が好ましく、空孔4内への充填時に空隙
が残留する可能性のある荒い粒子状のものや、酸性、ア
ルカリ性に片よったものは発熱体の腐蝕の原因になるの
で避けるべきである。さらに使用する無機質粉末6ば、
ヒータ形成のためになされる焼結処理時に溶融しないも
のを選定することが必要である。この焼結処理過程で無
機質粉末6が溶融して独立の粉体粒子径を保持しなくな
ると、セラミック鋳込形ヒータとした場合の熱衝撃を効
果的に吸収しなくなるばかりか、破損や、空隙の発生を
伴ない本発明の目的を満足しなくなる。
焼結処理方法、処理条件は、一般に実施されている2ス
テ一ジ焼成方式、即ち、2oo℃〜400′℃で含有有
機物や溶剤、水分の燃焼、蒸発処理を行ない、その後、
それぞれのセラミックの焼結に適した温度で焼結処理を
する。焼結処理の雰囲気は酸化もしくは還元雰囲気が使
用できるが、発熱体5の変質を防ぐ意味合いから還元雰
囲気での実施が好ましい。
本発明のセラミック鋳込形ヒータの構成は第4図に示し
た断面図の如き状態をとるが、2枚のセラミックグリー
ンシートの溝3を対向させて重ね合せてできる空孔4の
断面積は、形成した溝3の形状にかかわらず焼結処理を
施すことで有機成分の燃焼、蒸発飛散やセラミック材料
粒子間の融合等により生じる体積収縮により減少する。
セラミックグリーンノートの焼結処理に伴う体積収縮に
よる上記空孔4の断面積の減少は、グリーンシートの密
度にある範囲内で正比例的に変化することが知られてお
り、使用するセラミック材料の粒子径、添加する有機物
の種類、量により15〜3゜施すことでセラミック焼結
体が体積収縮を来たす点に着目してなされたものである
2枚のセラミックグリーンシートの溝3を対向させて重
ね合せてできる空孔4中に発熱体5を挿入し、空孔4の
孔壁と発熱体5との空隙に焼結処理で溶融しない無機質
粉末6を充填した後焼結処理を施すことによシ無機質粉
末6は粉末の状態のままセラミック焼結体の体積収縮に
よって極めて堅固な状態にまで圧縮固化される。これに
よりセラミック焼結体と発熱体5の空隙が除去され、発
熱体の固定化がはかれることとなる。さらにこの焼結処
理時に溶融しない無機質粉末6の充填層はセラミック鋳
込形ヒータに通電開始初期の急激な発熱体の昇温による
セラミック焼結体への熱の衝撃的な伝達と、これによる
極部的急襲的な熱膨張を瞬時に緩和する効果を現わす。
この結果従来のセラミック鋳込形ヒータの欠点であった
通電初期のセラミック焼結体の破損や、発熱体とセラミ
ック焼結体との空隙に介在する空気による発熱体の酸化
断線が排除できるのである。
尚、第4図において、2枚のセラミックグリーンシート
の重ね合せ面を実線で示しているが、焼結処理により2
枚のものは一体となるものである。
以下第1表によシ本発明のセラミック鋳込形ヒータと従
来の鋳込形ヒータの性能を比較説明する。
第1表に示した本発明によるセラミック鋳込形ヒータ及
び従来の比較品はセラミック焼結体の組成。
作製方法は同一とし無機質粉末6の有無の差を明確にす
るようにして得た結果である。
以下余白 本発明による焼結処理時に溶融しない無機質粉末6を使
用した場合に比較して、比較品1の焼結体中に直接金属
線(発熱体)を鋳込んだ形式のヒルターは通電初期にセ
ラミック焼結部に亀裂が発生し、あらかじめψ2順の穴
を形成したコージライト焼結体に発熱線を挿入した比較
品2は通電初期の影響は除去できるが、3時間通電、2
時開放冷の繰返しによる寿命試験において、700時間
経過時点で空気中の酸素による金属線の酸化による部分
的な発熱体の痔せ細りによる異常発熱を招き溶断した。
この結果からも明らかであるように本発明によるセラミ
ック鋳込形ヒータは、本発明の目的を満足することが明
確である。さらに本発明によればヒーターのワット密度
もより大きく設計できるものとなる。
なお、本実施例の説明を第2図、第3図に示した2枚の
セラミックグリーンシートのそれぞれの片側の面2に溝
3を設け、この溝3を対向して重ね合わせたものについ
て行ったが、第1図Aに示すようにセラミックグリーン
シートに空孔1を設けて、第1図Bに示すようにこの空
孔1に発熱体5及び無機質粉末6を挿入、充填して焼結
処理しても先の実施例と同様の作用、効果が得られるこ
とは明らかである。また、第5図に示すように、2枚の
セラミックグリーンシートの一方の表面7に溝3を設け
、発熱体6.無機質粉末6を挿入、充填し溝の無い他の
一方を重ね合わせて焼結処理をしたものも先の実施例と
同様のものとなる。なお、第5図において、2枚のセラ
ミックグリーンシートの重ね合せ面を実線で示している
が、焼成処理により2枚のものは一体となるものである
さらに、2枚のセラミックグリーンシートを彎曲させて
重ね合わせることも、複雑な曲面、喰い違い面などを有
するものでも重ね合わせて実施し得るものである。
発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明のセラミック鋳込
形ヒータは、セラミックグリーンシートの状態で作った
空孔内に発熱体を挿入し、孔壁とh−二L14−1ハリ
’mnグ:hつPルーr6J−1,n丁道りクイーlr
ン−2−!+−1−’lJ1ノー↓+11r4づ粉末を
充填した後焼結処理を施すので、セラミック焼結体の体
積収縮が充填された無機質粉末を未溶融のまま堅固に押
し固め、発熱体を固定化すると共に発熱体表面と空気の
接触が断たれ、長期使用時の発熱線の酸化劣化による断
線と、通電初期の熱衝撃によるセラミック焼結体の破損
が除去できセラミック鋳込形ヒータの信頼性が飛躍的に
向上すると共に従来よりもワット密度も大きく設計でき
、用途の拡大化にも貢献できるものであシその効果は槙
めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のセラミック鋳込形ヒータに使用するセ
ラミックグリーンシートの一実施例を示す斜視図、第2
図は同セラミ、フグリーンノートの他の実施−1]を示
す斜視図、第3図は第2図に示しだセラミックグリーン
シートを重ね合わせた状態を示す斜視図、第4図は本発
明のセラミック鋳込形ヒータの一実施例の断面を示す図
、第6図は同地の実施例を示す断面図である。 4 A 、、、、、、クキ了I Q 、、、 、、、悪
 g、、、、、、春五七石← 久・・・・・無機質粉末
0 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第Zり1 3ど 第3図 手続”補正書 昭和59年3 月26日 2発明の名称 セラミック、[2j込形ヒータ 3補正をする者 2J1’l’l忙の関係 1寺 許 出 願 人任 所
 大阪府門真市太字門真1006番地名 称 (582
)松下電器産業株式会社代表者 山 下 俊 彦 4代理人 〒571 住 所 大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産
業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)空孔を形成したセラミックグリーンシートの前記
    空孔内に発熱体を挿入し、空孔の孔壁と発熱体との空隙
    に焼結処理で溶融しない無機質粉末を充填した後焼結し
    て左るセラミック鋳込形ヒータ。
  2. (2)空孔は、2枚のセラミツフグ1八ンシートの夫々
    の面に溝を設け、この溝を対向するように重ね合わせて
    形成した特許請求の範囲第1項記載のセラミック鋳込形
    ヒータ。
  3. (3)空孔は、2枚のセラミックグリーンシートの一方
    の表面に溝を設け、他の一方を重ね合わせ、その平坦面
    で前記溝を覆って形成した特許請求の範囲第1項記載の
    セラミyり鋳込形ヒータ。
JP59034619A 1984-02-24 1984-02-24 セラミック鋳込形ヒータの製造方法 Granted JPS60180085A (ja)

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JPH0550116B2 JPH0550116B2 (ja) 1993-07-28

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62190682A (ja) * 1986-02-17 1987-08-20 株式会社ゴト− ヒータ線を内蔵したセラミックヒータの製造方法
JPH0376390U (ja) * 1989-11-28 1991-07-31

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56116285A (en) * 1980-02-15 1981-09-11 Nippon Denshi Zairiyou Kk Ceramic buried heater

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