JPWO2008123296A1 - セラミックヒータとその金型 - Google Patents
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Abstract
Description
このセラミックヒータは、例えば、棒状の絶縁性基体にU字型の発熱体がその端部に接続された電極リード部材とともに埋め込まれて構成される(例えば、特許文献1段落0027)。また、特許文献1には、発熱部成形体を、所定の位置に電極リード部材が固定された金型を用いて射出成形により成形すること、射出成形により成形された成形体のバリをレーザを用いて除去することが開示されている(例えば、特許文献1段落0028〜0033)。さらに、特許文献1には、発熱部成形体とは別に準備した分割絶縁部材の凹部に発熱成形体を収容して一体化した後焼成することが開示されている(例えば、特許文献1段落0035〜0037)。
前記抵抗発熱体が埋設されたセラミック基体と、を備えている。
前記第1及び第2の通電部の通電方向に垂直な断面内において、前記第1と第2のバリの少なくとも一方のバリの少なくとも一部は、前記第1のバリの起点と前記第2のバリの起点とを結ぶ直線から離れている。
抵抗発熱体1の材料としては、炭化タングステン(WC)、二珪化モリブデン(MoSi2)および二珪化タングステン(WSi2)等の周知の導電性セラミックスを用いることができる。炭化タングステンを用いる場合を例に挙げて説明する。WC粉末を準備し、このWC粉末に、セラミック基体との熱膨張係数を減少させるためにセラミック基体の主成分となる窒化珪素質セラミックスなどの絶縁性セラミックスを配合することが望ましい。絶縁性セラミックスと導電性セラミックスとの含有比率を変化させることにより、発熱体の電気抵抗を所望の値に調整することができる。発熱抵抗体は、WC粉末にセラミック基体の主成分となる絶縁性セラミックスである窒化珪素質セラミックスを配合したセラミック原料粉末を、周知のプレス成形法等によりプレス成形できるが、好ましくは、形状が金型に沿って自由に決められる後述する射出成形により成形することが望ましい。
セラミック基体を構成する材料は、高温での絶縁特性が優れている点からアルミナ質セラミックス又は窒化珪素質セラミックスが好ましいが、特に急速昇温時の耐久特性が高い点で窒化珪素質セラミックスがより好ましい。窒化珪素質セラミックスの組織は、窒化珪素(Si3N4)を主成分とする主相粒子が、焼結助剤成分等に由来した粒界相により結合された形態のものである。主相は珪素(Si)あるいは窒素(N)の一部がアルミニウム(Al)あるいは酸素(O)で置換され、さらには、相中にLi、Ca、Mg、Y等の金属原子が固溶したものであっても良い。本実施形態におけるセラミック基体は、窒化珪素粉末にイッテリビウム(Yb)やイットリウム(Y)、エルビウム(Er)等の希土類元素の酸化物からなる焼結助剤を添加した上記セラミック原料粉末を、周知のプレス成形法等によりプレス成形できるが、好ましくは、形状が金型に沿って自由に決められる後述する射出成形によりセラミック基体を成形するのがよい。
まず、本製造方法では、抵抗発熱体1を成形するための第1金型50を準備する。この第1金型50は、第1上金型51と第1下金型52からなり、第1上金型51と第1下金型52を合わせたときに、発熱抵抗体1の形状に対応した空洞が形成されるようになっている。図2Aの斜視図には、第1下金型52が成形された発熱抵抗体部1gとともに描かれており、図2Bの断面図には第1上金型51と第1下金型52を対向させた状態で示している。
しかしながら、本発明は、実施形態で説明した具体例に限定されるものではなく、以下に説明するように、種々の変形が可能である。
以下、本発明に係る種々の変形例について説明する。
本発明に係る変形例1のセラミックヒータでは、一方のバリ及び他方のバリがそれぞれ、バリの起点から先端に向かって、各バリの起点を含む直線から徐々に離れていくようにしている(図5(b))。すなわち、このセラミックヒータは、一方のバリの先端及び他方のバリの先端はいずれも、図5(b)の断面において前記直線によって分割された2つの領域の一方の領域にあって前記直線から離れた位置にある。
本発明に係る変形例2のセラミックヒータは、発熱抵抗体1を成形する際の金型構造が異なる以外は、実施形態のセラミックヒータと同様に構成される。本発明に係る変形例2のセラミックヒータは、図5(c)に示すセラミック基体成形体2gを焼成することにより得られる。
本発明に係る変形例3のセラミックヒータは、発熱抵抗体1を成形する際の金型構造が異なる以外は、実施形態のセラミックヒータと同様に構成される。本発明に係る変形例3のセラミックヒータは、図5(d)に示すセラミック基体成形体2gを焼成することにより得られる。
すなわち、一方のバリの先端は、図5(d)の断面において前記直線によって分割された2つの領域の一方の領域にあって前記直線から離れた位置にあり、他方のバリの先端は、前記断面において前記2つの領域の他方の領域にあって前記直線から離れた位置にある。
本発明に係る変形例4のセラミックヒータは、図5(e)に示すように、変形例3の第1下金型において、垂直面を傾斜面に変更した以外は、変形例3と同様に構成される。
以上のように構成された変形例4のセラミックヒータは、変形例3のセラミックヒータと同様の作用効果を有する。
本発明に係る変形例5のセラミックヒータは、図5(f)に示すように、実施形態の矩形断面の凹部52Rに代えて、断面がV字形状の凹部を第1下金型に形成し、それに対応する凸部を第1上金型に形成した以外は、実施形態と同様に構成される。
以上のように構成された変形例5のセラミックヒータは、実施形態のセラミックヒータと同様の作用効果を有する。
本発明に係る変形例6のセラミックヒータは、図5(g)に示すように、第1上金型と第1下金型とにそれぞれ、それぞれ断面形状がV字型の凹凸を形成した金型を使用して抵抗発熱体部1gを成形した以外は、実施形態のセラミックヒータと同様に構成される。
以上のように構成された変形例6のセラミックヒータは、実施形態のセラミックヒータと同様の作用効果を有する。
本発明に係る変形例7のセラミックヒータは、図5(h)に示すように、第1上金型と第1下金型とにそれぞれ、それぞれ断面形状がV字型の複数の凹部と複数の凸部を形成した金型を使用して抵抗発熱体部1gを成形した以外は、実施形態のセラミックヒータと同様に構成される。
以上のように構成された変形例7のセラミックヒータは、実施形態のセラミックヒータと同様の作用効果を有する。
本発明に係る変形例8のセラミックヒータは、図7(a)に示すように、発熱抵抗体を成形するための空洞と外表面との間において、第1上金型と第1下金型とにそれぞれ凹部と凸部を形成した金型を用いて抵抗発熱体部1gを成形したことを特徴としている。
本発明に係る変形例8のセラミックヒータは、図7(b)に示すように、発熱抵抗体を成形するための空洞と外表面との間において、バリが複数回屈曲又は湾曲するように第1上金型と第1下金型とにそれぞれ凹部と凸部を形成した金型(第1上金型および第1下金型の外表面との間の位置に段差を形成した金型)を用いて抵抗発熱体部1gを成形したことを特徴としている。
Claims (13)
- 対向する第1の通電部と第2の通電部を含み、前記第1の通電部が該第1の通電部と前記第2の通電部の間に前記第1の通電部から延びる第1のバリを有し、前記第2の通電部が該第2の通電部と前記第1の通電部の間に前記第2の通電部から延びる第2のバリを有する抵抗発熱体と、
前記抵抗発熱体が埋設されたセラミック基体と、を備え、
前記第1及び第2の通電部の通電方向に垂直な断面内において、前記第1と第2のバリの少なくとも一方のバリの少なくとも一部は、前記第1のバリの起点と前記第2のバリの起点とを結ぶ直線から離れていることを特徴とするセラミックヒータ。 - 前記一方のバリの先端は、前記直線から離れた位置にある請求項1記載のセラミックヒータ。
- 前記一方のバリは、前記断面においてその起点から先端に向かって前記直線から徐々に離れていく請求項1記載のセラミックヒータ。
- 前記一方のバリの少なくとも一部は、屈曲又は湾曲している請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載のセラミックヒータ。
- 前記一方のバリは、複数回屈曲又は湾曲している請求項1記載のセラミックヒータ。
- 前記第1のバリの先端及び前記第2のバリの先端はいずれも、前記断面において前記直線によって分割された2つの領域の一方の領域にあって前記直線から離れた位置にある請求項1〜5のうちのいずれか1つに記載のセラミックヒータ。
- 前記第1のバリの先端は、前記断面において前記直線によって分割された2つの領域の一方の領域にあって前記直線から離れた位置にあり、前記第2のバリの先端は、前記断面において前記2つの領域の他方の領域にあって前記直線から離れた位置にある請求項1〜5のうちのいずれか1つに記載のセラミックヒータ。
- 前記第1のバリの先端と前記第2のバリの先端の距離が、前記起点間の距離よりも長い請求項6に記載のセラミックヒータ。
- 発熱抵抗体がセラミック基体に埋設されてなり、前記発熱抵抗体が前記セラミック基体の外表面との間にバリを有するセラミックヒータにおいて、前記バリが屈曲又は湾曲していることを特徴とするセラミックヒータ。
- 前記バリが複数回屈曲又は湾曲している請求項9に記載にセラミックヒータ。
- 第1金型と第2金型とからなり、互いに接触させることにより、並置された2つの対向部を含む発熱抵抗体を成形するための空洞が形成される金型であって、
上記第1金型と上記第2金型の合わせ面における上記対向部の間の位置に段差を形成したことを特徴とする金型。 - 第1金型と第2金型とからなり、互いに接触させることにより発熱抵抗体を成形するための空洞が形成される金型であって、
上記第1金型と上記第2金型の合わせ面において、前記空洞と前記第1金型および第2金型の外表面との間の位置に段差を形成したことを特徴とする金型。 - 対向する第1の通電部と第2の通電部を含む抵抗発熱体がセラミック基体に埋設されたセラミックヒータの製造方法であって、
請求項11又は請求項12に記載の金型の前記空洞に導電性材料を含む成形材料を充填して前記発熱抵抗体を成形する工程を備えたセラミックヒータの製造方法。
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