JPS63285891A - 炭化珪素発熱体 - Google Patents
炭化珪素発熱体Info
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- JPS63285891A JPS63285891A JP62121767A JP12176787A JPS63285891A JP S63285891 A JPS63285891 A JP S63285891A JP 62121767 A JP62121767 A JP 62121767A JP 12176787 A JP12176787 A JP 12176787A JP S63285891 A JPS63285891 A JP S63285891A
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Landscapes
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- Resistance Heating (AREA)
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は炭化珪素発熱体に係り、特に炭化珪素の酸化に
よる劣化を防止し、その寿命を大幅に延長した炭化珪素
発熱体に関する。
よる劣化を防止し、その寿命を大幅に延長した炭化珪素
発熱体に関する。
［従来の技術］
非金属発熱体は、通電によりそれ自体の抵抗でジュール
熱を出して発熱する抵抗であって、金属質発熱体に比し
融点が高いため、主として高温度の電気炉、間接加熱式
抵抗炉に使用されている。
熱を出して発熱する抵抗であって、金属質発熱体に比し
融点が高いため、主として高温度の電気炉、間接加熱式
抵抗炉に使用されている。
非金属発熱体の代表的なものとして、炭化珪素発熱体が
知られている。炭化珪素発熱体は、他の発熱体に比し、
次のような優れた特徴を有するため、金属発熱体である
ＮｉＣｒ系あるいはＦｅ−Ｃｒ−ＡＪＩ系発熱体と共に
広く使用されている。
知られている。炭化珪素発熱体は、他の発熱体に比し、
次のような優れた特徴を有するため、金属発熱体である
ＮｉＣｒ系あるいはＦｅ−Ｃｒ−ＡＪＩ系発熱体と共に
広く使用されている。
■ 使用可能温度が高く、発熱体表面温度１６００℃、
炉内１５００℃まで自由に使用できる。
炉内１５００℃まで自由に使用できる。
■ 化学的に安定で、空気中においても、またガス雰囲
気に対しても他の発熱体に比し優れた抵抗性を有し、大
気汚染、騒音公害がない。
気に対しても他の発熱体に比し優れた抵抗性を有し、大
気汚染、騒音公害がない。
■ 単位面積当りの発熱量がＮｉＣｒ系の５〜１０倍と
非常に大きい。
非常に大きい。
■ 発熱体の交換が容易である。
■ 抵抗の温度特性が一般に高温度で温度係数が正とな
るため、温度調節が容易である。
るため、温度調節が容易である。
一般に、管状炭化珪素発熱体１０は、第２図に示す如く
、中央部の発熱部１、該発熱部１の両側の低抵抗部２及
び端子部３を備え、例えば次のようにして製造されてい
る。
、中央部の発熱部１、該発熱部１の両側の低抵抗部２及
び端子部３を備え、例えば次のようにして製造されてい
る。
即ち、まず、炭化珪素粉に有機バインダーを添加混合し
て成形した後、焼結する。次いで中央以外の部分の抵抗
を下げるため珪素を含浸処理し、更に導線の接触抵抗を
少なくするためにアルミニウム等を溶射吹付けして端子
部３を形成する。
て成形した後、焼結する。次いで中央以外の部分の抵抗
を下げるため珪素を含浸処理し、更に導線の接触抵抗を
少なくするためにアルミニウム等を溶射吹付けして端子
部３を形成する。
［発明が解決しようとする問題点１
発熱部、が再結晶炭化珪素よりなる炭化珪素発熱体は、
気孔率が２０〜３０％と高い多孔質であるため、使用時
にその表面より炭化珪素が次式による酸化反応で徐々に
酸化され珪酸（ＳｉＯ２）が生成し易い。
気孔率が２０〜３０％と高い多孔質であるため、使用時
にその表面より炭化珪素が次式による酸化反応で徐々に
酸化され珪酸（ＳｉＯ２）が生成し易い。
ＳｉＣ＋２０２→Ｓ ｉ ０２ ＋ＣＯ２この酸化反応
は、その初期においては過剰の酸化による表面拡散が起
こるが、次第に珪酸の内部拡散により酸化が進行する。
は、その初期においては過剰の酸化による表面拡散が起
こるが、次第に珪酸の内部拡散により酸化が進行する。
珪酸の生成により、発熱体の抵抗値は局部的に高くなり
、局部的な異常発熱が起こる。また、使用時の高温と使
用後の冷却により珪酸被膜の破壊、剥離が繰り返され、
これは更に内部への亀裂の原因となって発熱体の機械的
破壊につながる。
、局部的な異常発熱が起こる。また、使用時の高温と使
用後の冷却により珪酸被膜の破壊、剥離が繰り返され、
これは更に内部への亀裂の原因となって発熱体の機械的
破壊につながる。
このように、炭化珪素発熱体においては、炭化珪素の酸
化に発熱体の寿命が支配されており、炭化珪素の酸化を
防止することが重要とされている。
化に発熱体の寿命が支配されており、炭化珪素の酸化を
防止することが重要とされている。
従来、炭化珪素発熱体の表面に粘土と水ガラスからなる
混合物を塗布した後、加熱処理してガラス質保護層を形
成し、炭化珪素体表面を外気と遮断して酸化を防止した
ものが用いられているが、このような発熱体では炭化珪
素とガラス質保護層との熱膨張差に起因する亀裂発生の
問題があり、十分な酸化防止効果が得られない。
混合物を塗布した後、加熱処理してガラス質保護層を形
成し、炭化珪素体表面を外気と遮断して酸化を防止した
ものが用いられているが、このような発熱体では炭化珪
素とガラス質保護層との熱膨張差に起因する亀裂発生の
問題があり、十分な酸化防止効果が得られない。
これに対し、炭化珪素発熱部の管内外表面に炭化珪素の
ＣＶＤ被膜を形成して、熱膨張差の問題を解決すると共
に、酸化を防止する提案がなされている（特公昭５９−
２３０７２号）。しかしながら、ＣＶＤ被膜により確実
に酸化防止を図るためには、均一かつ均質な高特性ＣＶ
Ｄ被膜を形成する必要があるが、そのようなＣＶＤ被膜
を発熱体の細管状体内壁面に安定かつ確実に形成するこ
とは、必ずしも容易なことではない。
ＣＶＤ被膜を形成して、熱膨張差の問題を解決すると共
に、酸化を防止する提案がなされている（特公昭５９−
２３０７２号）。しかしながら、ＣＶＤ被膜により確実
に酸化防止を図るためには、均一かつ均質な高特性ＣＶ
Ｄ被膜を形成する必要があるが、そのようなＣＶＤ被膜
を発熱体の細管状体内壁面に安定かつ確実に形成するこ
とは、必ずしも容易なことではない。
［問題点を解決するための手段］
本発明は上記従来の問題点を解決し、炭化珪素発熱体の
酸化を防止する社とにより、その寿命を大幅に延長する
炭化珪素発熱体を提供するものである。
酸化を防止する社とにより、その寿命を大幅に延長する
炭化珪素発熱体を提供するものである。
本発明の炭化珪素発熱体は、管状炭化珪素発熱体の発熱
部外表面のみにＣＶＤ法による炭化珪素被膜を形成する
と共に、両端の開口部を封じたものである。
部外表面のみにＣＶＤ法による炭化珪素被膜を形成する
と共に、両端の開口部を封じたものである。
［作用］
本発明の発熱体は、発熱部外表面がＣＶＤ法による緻密
で高純度な炭化珪素被膜で被覆され、外気と遮断されて
いるため、外表面部からの酸化劣化が防止される。
で高純度な炭化珪素被膜で被覆され、外気と遮断されて
いるため、外表面部からの酸化劣化が防止される。
また、両端の開口部が封じられているため、管内部への
外気の流入が阻止され、炭化珪素発熱部の内表面からの
酸化劣化も防止される。
外気の流入が阻止され、炭化珪素発熱部の内表面からの
酸化劣化も防止される。
しかも、本発明においては、管内壁面にＣＶＤ被膜を形
成する必要はなく、発熱部外表面へのＣＶＤ被膜の形成
及び両端開口部の封止は、極めて容易に行うことができ
るため、本発明の炭化珪素発熱体は高い生産性のもとに
容易かつ効率的に製造することができる。
成する必要はなく、発熱部外表面へのＣＶＤ被膜の形成
及び両端開口部の封止は、極めて容易に行うことができ
るため、本発明の炭化珪素発熱体は高い生産性のもとに
容易かつ効率的に製造することができる。
［実施例コ
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。
。
゛第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の炭化珪素発熱体１０
の一実施例を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）
は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図、（Ｃ）は端部の
軸線方向の拡大断面図である。
の一実施例を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）
は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図、（Ｃ）は端部の
軸線方向の拡大断面図である。
本実施例の炭化珪素発熱体１０は、中央部の発熱部１、
該発熱部１の両側のＳｉ含浸処理等を施した低抵抗部２
及び両端の端子部３を備えている。発熱部１は、炭化珪
素基体１ａの外表面にＣＶＤ法による炭化珪素（Ｓ ｉ
Ｃ）被膜すが形成されており、また、発熱体内孔５の
両端は、例えばアルミニウム等よりなる栓状体４を装入
後、加熱融着させるなどの方法により封じられている。
該発熱部１の両側のＳｉ含浸処理等を施した低抵抗部２
及び両端の端子部３を備えている。発熱部１は、炭化珪
素基体１ａの外表面にＣＶＤ法による炭化珪素（Ｓ ｉ
Ｃ）被膜すが形成されており、また、発熱体内孔５の
両端は、例えばアルミニウム等よりなる栓状体４を装入
後、加熱融着させるなどの方法により封じられている。
なおＳｉＣ被膜は発熱部１以外の外周面にも形成しても
良い。
良い。
ＳｉＣ被膜の形成には、まず、炭化珪素発熱体の被膜形
成表面部をＣＶＤ反応の析出温度域に加熱し、ＣＶＤ反
応ガスを供給してＣＶＤ反応させ、基体表面にＳｉＣを
析出させる。ＳｉＣの析出量は、ＣＶＤ反応ガスの供給
量又は加熱時間を調節することにより容易に調整し得る
。
成表面部をＣＶＤ反応の析出温度域に加熱し、ＣＶＤ反
応ガスを供給してＣＶＤ反応させ、基体表面にＳｉＣを
析出させる。ＳｉＣの析出量は、ＣＶＤ反応ガスの供給
量又は加熱時間を調節することにより容易に調整し得る
。
なお、形成するＳｉＣ被膜の厚さは、発熱体の用途、規
模、要求される特性等により、適宜決定されるが、一般
には５〜５０μｍ程度の厚さとするのが好ましい。被膜
厚さが５μｍ未満では十分な酸化防止効果が得られず、
また５０μｍを超えても効果にほとんど差異はない。
模、要求される特性等により、適宜決定されるが、一般
には５〜５０μｍ程度の厚さとするのが好ましい。被膜
厚さが５μｍ未満では十分な酸化防止効果が得られず、
また５０μｍを超えても効果にほとんど差異はない。
また、ＳｉＣ被膜は、被膜を形成するＳｉＣ粒子径が小
さい程、緻密な被膜となり、酸化防止効果の優れたもの
となる。同時に、気孔率は小さい程好ましく、また、不
純物含有率も低い程ＳｉＣの良好な特性が発揮され、優
れた被膜となる。
さい程、緻密な被膜となり、酸化防止効果の優れたもの
となる。同時に、気孔率は小さい程好ましく、また、不
純物含有率も低い程ＳｉＣの良好な特性が発揮され、優
れた被膜となる。
なおＳｉＣはＣＨ３Ｓ ｉ ＣＪ２３又はＳｉＣβ４／
ＣＨ４等のＣＶＤ原料ガスのＣＶＤ反応により、 ■ 熱分解、例えば ＣＨ３５ｉ、ＣＪＺ３→Ｓ ｉ Ｃ＋３ＨＣＪ２あるい
は ■ 金属ハロゲン化物の還元、例えば Ｓ ｉ Ｃ１４＋ ＣＨ４→Ｓ ｉ Ｃ＋４ＨＣＩｌな
る反応で析出する。
ＣＨ４等のＣＶＤ原料ガスのＣＶＤ反応により、 ■ 熱分解、例えば ＣＨ３５ｉ、ＣＪＺ３→Ｓ ｉ Ｃ＋３ＨＣＪ２あるい
は ■ 金属ハロゲン化物の還元、例えば Ｓ ｉ Ｃ１４＋ ＣＨ４→Ｓ ｉ Ｃ＋４ＨＣＩｌな
る反応で析出する。
その他のＣＶＤ原料ガスとしては次のものが挙げられる
。
。
■ Ｓ ｉ Ｈ４／ ＣＨ４
■ Ｓ ｉ Ｈ４／ Ｃ２Ｈ４
■ Ｓ ｉ Ｈ４／ＣＨ３Ｈａ
■ Ｓ ｉ Ｃｊ２４ ／ ＣＣＩＩ ４■ Ｓ ｉ
Ｃ１＋ ／Ｃ３Ｈａ ■ （ＣＨ３） ２ Ｓ ｉ ＣＩＬ２発熱体の両端開
口を封じるには、前記の如く栓状体を装填し、融着させ
るのが簡便であるが、その他の手段によっても良い。該
両端開口に装填する物質は、アルミニウム以外の金属、
合金であっても良く、合成樹脂やセラミックであっても
良い。もしくは封止するようにしても良い。なお、両端
開口部をアルミニウム等の金属や合金で封止することに
より、端部の抵抗を更に減することができる。
Ｃ１＋ ／Ｃ３Ｈａ ■ （ＣＨ３） ２ Ｓ ｉ ＣＩＬ２発熱体の両端開
口を封じるには、前記の如く栓状体を装填し、融着させ
るのが簡便であるが、その他の手段によっても良い。該
両端開口に装填する物質は、アルミニウム以外の金属、
合金であっても良く、合成樹脂やセラミックであっても
良い。もしくは封止するようにしても良い。なお、両端
開口部をアルミニウム等の金属や合金で封止することに
より、端部の抵抗を更に減することができる。
［発明の効果コ
以上詳述した通り、本発明の炭化珪素発熱体は、管状炭
化珪素発熱体の発熱部外表面のみにＣＶＤ法による炭化
珪素被膜を有し、かつ、両端の開口部が封じられている
ものであって、発熱部の酸化劣化が有効に防止され、極
めて長寿命のものとなる。
化珪素発熱体の発熱部外表面のみにＣＶＤ法による炭化
珪素被膜を有し、かつ、両端の開口部が封じられている
ものであって、発熱部の酸化劣化が有効に防止され、極
めて長寿命のものとなる。
しかも、本発明の炭化珪素発熱体は、内周面にＣＶＤ被
膜を形成する必要がないから、製造コストも低廉であり
、しかも容易かつ効率的に製造することができる。
膜を形成する必要がないから、製造コストも低廉であり
、しかも容易かつ効率的に製造することができる。
第１図は本発明の炭化珪素発熱体の一実施例を示す図で
あって、（ａ）は斜視図、（ｂ）、（Ｃ）は断面図であ
る。第２図は従来の発熱体を示す斜視図である。 １・・・炭化珪素発熱部、１ａ・・・基体、１ｂ・・・
ＣＶＤ被膜、 ２・・・低抵抗部、３・・・端子部、
１０−・・炭化珪素発熱体。
あって、（ａ）は斜視図、（ｂ）、（Ｃ）は断面図であ
る。第２図は従来の発熱体を示す斜視図である。 １・・・炭化珪素発熱部、１ａ・・・基体、１ｂ・・・
ＣＶＤ被膜、 ２・・・低抵抗部、３・・・端子部、
１０−・・炭化珪素発熱体。
Claims (1)
- （１）管状炭化珪素発熱体の発熱部外表面のみにＣＶＤ
法による炭化珪素被膜を有し、かつ、両端の開口部が封
じられていることを特徴とする炭化珪素発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62121767A JPH0834122B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | 炭化珪素発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62121767A JPH0834122B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | 炭化珪素発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63285891A true JPS63285891A (ja) | 1988-11-22 |
| JPH0834122B2 JPH0834122B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=14819381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62121767A Expired - Lifetime JPH0834122B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | 炭化珪素発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0834122B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011522386A (ja) * | 2008-06-06 | 2011-07-28 | サンドヴィク・マテリアルズ・テクノロジー・ユーケイ・リミテッド | 電気抵抗発熱体 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5923072A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-06 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 内燃機関の点火時期制御装置 |
| JPS6060990A (ja) * | 1983-09-15 | 1985-04-08 | 株式会社デンソー | 遠赤外線放射発熱体 |
| JPS62198075A (ja) * | 1986-02-25 | 1987-09-01 | 東芝セラミツクス株式会社 | 炭化珪素発熱体 |
-
1987
- 1987-05-19 JP JP62121767A patent/JPH0834122B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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| JPS5923072A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-06 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 内燃機関の点火時期制御装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011522386A (ja) * | 2008-06-06 | 2011-07-28 | サンドヴィク・マテリアルズ・テクノロジー・ユーケイ・リミテッド | 電気抵抗発熱体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0834122B2 (ja) | 1996-03-29 |
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