JPWO2020027047A1

JPWO2020027047A1 - ヒータ

Info

Publication number: JPWO2020027047A1
Application number: JP2020533535A
Authority: JP
Inventors: 祥二井筒
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2039-07-29
Also published as: WO2020027047A1; JP6987995B2

Abstract

本開示のヒータ（１０）は、複数のセラミック層が積層された板状のセラミック体（１）と、前記セラミック層の層間に設けられた帯状の第１導電層（２）と、該第１導電層（２）の表面に設けられた第２導電層（３）と、を備えている。前記第１導電層（２）は、折り返し形状を有する発熱部（２１）と、端部が前記セラミック層の前記側面（１２）に引き出されたリード部（２２）と、前記発熱部（２１）と前記リード部（２２）とを繋ぎ、前記発熱部（２１）から前記リード部（２２）に向かうにつれて幅が大きくなる接続部２３と、を有している。前記第２導電層（３）は、前記リード部（２２）の表面に重なって位置しており、前記接続部（２３）の表面には位置していない。

Description

本開示は、例えば、燃焼式車載暖房装置、石油ファンヒータ、自動車エンジンのグロープラグ、酸素センサ等の各種センサまたは測定機器に利用されるヒータに関するものである。

ヒータとして、例えば特開２０１５−０５２５８７号公報（以下、特許文献１ともいう）に記載のヒータが知られている。特許文献１に記載のヒータは、セラミック基体と、セラミック基体に配設された発熱抵抗体とを有している。発熱抵抗体は、一対のリード部と、両端が該一対のリード部に接続された発熱部とを有している。

本開示のヒータは、主面および側面を有し、複数のセラミック層が積層された板状のセラミック体と、前記セラミック層の層間に設けられた帯状の第１導電層と、該第１導電層の表面に設けられた第２導電層と、を備えており、前記第１導電層は、折り返し形状を有する発熱部と、端部が前記セラミック層の前記側面に引き出されたリード部と、前記発熱部と前記リード部とを繋ぎ、前記発熱部から前記リード部に向かうにつれて幅が大きくなる接続部と、を有しており、前記第２導電層は、前記リード部の表面に重なって位置しており、前記接続部の表面には位置していないことを特徴とする。

本開示のヒータの例を示す斜視図である。図１のヒータを示す断面図である。図１のヒータを示す断面図である。ヒータの別の例を示す断面図である。ヒータの別の例を示す斜視図である。

本開示のヒータ１０の一例について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本開示の一例であるヒータ１０を示す断面図である。図１に示すように、ヒータ１０は、板状のセラミック体１と、セラミック体１の内部に位置する第１導電層２および第２導電層３とを備えている。なお、図１は斜視図であるが、理解しやすさを優先してセラミック体１を透過して示している。

セラミック体１は、複数のセラミック層が積層されて形成される。セラミック体１は、主面１１と側面１２とを有する板状の部材である。セラミック体１は、例えば角板状または丸板状である。また、セラミック体１の形状は、例えば長手方向を有する形状である。セラミック体１の材質は、アルミナまたは窒化ケイ素を有する。セラミック体１の寸法は、例えばセラミック体１の形状が長手方向を有する角板状のときは、長さを２０〜１００ｍｍに、幅を３〜１５ｍｍに、厚さを０．４〜３ｍｍにすることができる。

第１導電層２は、通電により発熱する部材である。第１導電層２は、複数のセラミック層の層間に設けられている。第１導電層２は、帯状の部材である。言い換えると、第１導電層２は、長さと幅と厚みを有する部材である。第１導電層２は、例えば白金、タングステンまたはタングステンカーバイド等の部材を有する。第１導電層２は、例えば長さを１０〜１５０ｍｍ、幅を０．８〜５ｍｍ、厚さを０．０２〜１ｍｍにすることができる。第１導電層２は、厚さが一定であってもよい。

第１導電層２は、発熱部２１と、リード部２２と、接続部２３とを有している。発熱部２１は、折り返し形状を有する。発熱部２１は、例えば長さを５〜３０ｍｍ、幅を０．８〜５ｍｍ、厚さを０．０２〜０．２ｍｍにすることができる。

リード部２２は、端部がセラミック体１の側面１２に引き出されている。リード部２２は、セラミック体１の側面１２において、端子に接続されており、これにより電気が供給されていてもよい。リード部２２は、例えば長さを５〜３０ｍｍ、幅を０．８〜５ｍｍ、厚さを０．０２〜０．２ｍｍにすることができる。リード部２２は、発熱部２１よりも幅が大きくてもよい。これにより、発熱部２１における単位面積当あたりの電流量を減らすことができる。その結果、リード部２２の発熱量を減らすことができる。

接続部２３は、発熱部２１とリード部２２とを繋ぐ部位である。言い換えると、接続部２３の一端が発熱部２１に連続しており、接続部２３の他端がリード部２２に連続している。接続部２３は、例えば長さを１〜５ｍｍ、幅を０．８〜５ｍｍ、厚さを０．０２〜０．２ｍｍにすることができる。図２に示すように、接続部２３は、発熱部２１からリード部２２に向かうにつれて幅が大きくなる。具体的には、接続部２３のうち発熱部２１に連続する一端の幅を０．０８〜５ｍｍに、接続部２３のうちリード部２２に連続する他端の幅を２〜５ｍｍにすることができる。図２は、ヒータ１０のうち第１導電層２を含み、セラミック層が積層される方向に垂直な断面図である。図２に示すように、接続部２３およびリード部２２は、２つ設けられていてもよい。

第２導電層３は、通電により発熱する部材である。第２導電層３は、第１導電層２の表面に位置している。第２導電層３は、第１導電層２のうちリード部２２の表面に重なって位置している。これにより、リード部２２における単位面積当たりの電流量を減らすことができる。そのため、リード部２２の発熱量を低減できる。第２導電層３は、帯状の部材である。言い換えると、第２導電層３は、長さと幅と厚みを有する細長い部材である。

第２導電層３は、例えば白金、タングステンまたはタングステンカーバイド等の部材を有する。第２導電層３は、第１導電層２と同じ部材であってもよいし、第１導電層２よりも抵抗値が小さい部材であってもよい。これにより、第２導電層３が重ねて設けられた部位の発熱量を低減できる。第２導電層３は、例えば長さを１０〜１４０ｍｍ、幅を２〜５ｍｍ、厚さを０．２〜１ｍｍにすることができる。第１導電層２および第２導電層３は、厚さが一定であってもよい。また、導電層としては、第２導電層３が設けられた部位と第２導電層３が設けられていない部位との境界において、厚さが大きくなっていてもよい。ここで、「導電層」とは、第１導電層２と第２導電層３とを合わせた部分を意味している。

本開示のヒータ１０によれば、第２導電層３は、リード部２２の表面に重なって位置しており、接続部２３の表面には位置していない。これにより、導電層のうち幅が変化する接続部２３と、第２導電層３が設けられた部位とをずらすことができる。言い換えると、導電層のうち幅が変化する接続部２３と、厚さが変化する部位とをずらすことができる。そのため、導電層に強い電流を流す場合においては、接続部２３に応力が集中するおそれを低減できる。これにより、接続部２３が破損し、電気的接続が途切れるおそれを低減できる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。

具体的には、図３に示すように、第２導電層３の一端が、接続部２３とリード部２２の境界に位置していてもよい。図３は、第１導電層２を通り主面１１に垂直な断面図である。

また、図４に示すように第２導電層３は、リード部２２のうち側面側を覆っていてもよい。これにより、セラミック体１の側面１２に外力が加わったときに、リード部２２が破損するおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。ここで、図４は、セラミック体１の長手方向に垂直な断面を示している。

また、第２導電層３は、リード部２２のうち側面側を覆っていており、第２導電層３の抵抗値は、第１導電層２の抵抗値よりも小さくてもよい。これにより、リード部２２の側面側の発熱量を低減することができる。その結果、セラミック体１のうちリード部２２が設けられている近傍を筒状部材によって保持する場合において、導電層から筒状部材に伝わる熱量を低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。

なお、ここでいう「リード部２２のうち側面側」とは、図４に示す断面をみたときの、リード部２２の側面のうちセラミック体１の中心から遠い面を意味している。第２導電層３は、図４に示すように２つのリード部２２のうち両方において、リード部２２のうち側面側を覆っていていてもよい。また、第２導電層３は、２つのリード部２２のうち一方において、リード部２２のうち側面側を覆っており、他方において、リード部２２のうち中心側を覆っていてもよい。また、図４に示すように、図４の断面を見たときのリード部２２の形状が主面と側面とを有する形状であって、第２導電層３が、リード部２２の主面と側面とを覆うように設けられていてもよい。

また、図５に示すように、第１導電層２と第２導電層３との境界の形状は、波状であってもよい。これにより、第１導電層２と第２導電層３との境界において生じる応力を分散させることができる。そのため、第１導電層２と第２導電層３との境界からはがれが生じるおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。ここでいう波状とは、例えば一方に凸の部位と他方に凸の部位とが交互に繰り返される形状であってもよい。また、波状とは、一方に凸に湾曲する部位と他方に凸に湾曲する部位とが交互に繰り返される形状であってもよい。また、波状とは、正弦波状であってもよい。

また、図５に示すように、第１導電層２と第２導電層３との境界の形状は、接続部２３に連続する部位が波状になっているとよい。第１導電層２と第２導電層３との境界のうち、接続部２３に連続する部位は、特に強い電流が流れるおそれがあるため、より効果的に応力を低減することができる。そのため、第１導電層２と第２導電層３との境界からはがれが生じるおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。なお、図５においては、理解しやすさを優先して、ヒータ１０のうち第１導電層２および第２導電層３を示している。

１：セラミック体
１１：主面
１２：側面
２：第１導電層
２１：発熱部
２２：リード部
２３：接続部
３：第２導電層
１０：ヒータ

Claims

主面および側面を有し、複数のセラミック層が積層された板状のセラミック体と、
前記セラミック層の層間に設けられた帯状の第１導電層と、
該第１導電層の表面に設けられた第２導電層と、を備えており、
前記第１導電層は、折り返し形状を有する発熱部と、端部が前記セラミック層の前記側面に引き出されたリード部と、前記発熱部と前記リード部とを繋ぎ、前記発熱部から前記リード部に向かうにつれて幅が大きくなる接続部と、を有しており、
前記第２導電層は、前記リード部の表面に重なって位置しており、前記接続部の表面には位置していないヒータ。
前記第２導電層は、前記リード部のうち前記側面側を覆う請求項１に記載のヒータ。
前記第１導電層と前記第２導電層との境界の形状は、波状である請求項１または請求項２のいずれかに記載のヒータ。