KR102207442B1 - 히터 - Google Patents

히터 Download PDF

Info

Publication number
KR102207442B1
KR102207442B1 KR1020197029101A KR20197029101A KR102207442B1 KR 102207442 B1 KR102207442 B1 KR 102207442B1 KR 1020197029101 A KR1020197029101 A KR 1020197029101A KR 20197029101 A KR20197029101 A KR 20197029101A KR 102207442 B1 KR102207442 B1 KR 102207442B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resistor
ceramic body
heater
slit
line width
Prior art date
Application number
KR1020197029101A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190124764A (ko
Inventor
오사무 하마다
Original Assignee
교세라 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 교세라 가부시키가이샤 filed Critical 교세라 가부시키가이샤
Publication of KR20190124764A publication Critical patent/KR20190124764A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102207442B1 publication Critical patent/KR102207442B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/48—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/003—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using serpentine layout
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

본 개시의 히터는 막대 형상 또는 통 형상이며 외주면에 선단으로부터 후단을 향해서 연장되어 있는 슬릿 형상의 오목부(11)를 갖는 세라믹체(1)와, 세라믹체(1)의 내부에 매설된 발열 저항체(2)를 구비한다. 그리고, 발열 저항체(2)는 병렬로 배치된 제 1 저항체(21) 및 제 2 저항체(22)를 포함하고 있다. 또한, 발열 저항체(2)는 세라믹체(1)의 선단과 후단 사이에서 둘레방향을 따라 제 1 저항체(21) 및 제 2 저항체(22)가 병행으로 반복해서 되접어 왕복하는 제 1 영역(31)을 갖고 있음과 아울러, 슬릿 형상의 오목부(11)에 근접하는 영역이며 제 1 저항체(21)만이 왕복하는 제 2 영역(32)을 갖고 있다.

Description

히터
본 개시는 유체 가열, 분체 가열, 기체 가열, 산소 센서, 땜납 인두 등에 사용되는 히터에 관한 것이다.
종래, 막대 형상 또는 통 형상이며 외주면에 선단으로부터 후단을 향해서 연장되어 있는 슬릿 형상의 오목부를 갖는 세라믹체와, 이 세라믹체의 내부에 매설된 발열 저항체를 구비하고, 발열 저항체가 병렬로 배치된 제 1 저항체 및 제 2 저항체를 포함하는 구성으로 되어 있는 히터가 알려져 있다.
일본 특허공개 2013-134880호 공보 일본 특허공개 2012-067468호 공보
본 개시의 히터는 막대 형상 또는 통 형상이며 외주면에 선단으로부터 후단을 향해서 연장되어 있는 슬릿 형상의 오목부를 갖는 세라믹체와, 이 세라믹체의 내부에 매설된 발열 저항체를 구비한다. 이 발열 저항체는 병렬로 배치된 제 1 저항체 및 제 2 저항체를 포함하고 있다. 또한, 발열 저항체는 상기 세라믹체의 상기선단과 상기 후단 사이에서 둘레방향을 따라 상기 제 1 저항체 및 상기 제 2 저항체가 병행으로 반복해서 되접어 왕복하는 제 1 영역을 갖고 있음과 아울러, 상기 슬릿 형상의 오목부에 근접하는 영역이며 상기 제 1 저항체만이 왕복하는 제 2 영역을 갖고 있다.
도 1은 히터의 일례를 나타내는 개략 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 히터의 일부 파단 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 III-III선으로 절단한 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 발열 저항체의 패턴을 나타내는 전개도이다.
도 5는 히터의 다른 예의 발열 저항체의 패턴을 나타내는 전개도이다.
도 6은 히터의 다른 예의 발열 저항체의 패턴을 나타내는 전개도이다.
도 7은 히터의 다른 예의 발열 저항체의 패턴을 나타내는 전개도이다.
종래의 히터는 세라믹체의 슬릿 형상의 오목부에 발열 저항체를 배치하지 않은 구성이었다. 이 때문에, 승온시에 슬릿 형상의 오목부 부근의 온도가 주위 부위의 온도보다 낮아져서 온도 구배가 생기고, 열사이클을 가하면 열응력에 의해 세라믹체에 마이크로크랙이 발생할 우려가 있었다. 그리고, 크랙이 더욱 진전되어, 슬릿 형상의 오목부 부근을 기점으로 발열 저항체가 단선해버릴 우려가 있는 등, 내구성에 문제가 있었다.
또한, 최근 온도 상승 속도가 보다 빠른 히터가 요구되고 있어, 히터의 내구성을 더욱 향상시킬 필요가 있다.
본 개시는 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 발열 저항체의 단선이 억제되고 내구성이 우수한 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이하, 본 실시형태의 히터의 일례에 대해서 도면을 참조해서 설명한다.
도 1은 히터의 일례를 나타내는 개략 사시도, 도 2는 도 1에 나타내는 히터의 일부 파단 사시도이다. 또한, 도 3은 도 1에 나타내는 III-III선으로 절단한 단면도이다. 또한, 도 4는 도 1에 나타내는 발열 저항체의 패턴을 나타내는 전개도이다.
도 1∼도 4에 나타내는 본 개시의 히터는 막대 형상 또는 통 형상이며 외주면에 선단으로부터 후단을 향해서 연장되어 있는 슬릿 형상의 오목부(11)를 갖는 세라믹체(1)와, 세라믹체(1)의 내부에 매설된 발열 저항체(2)를 구비한다. 또한, 발열 저항체(2)는 병렬로 배치된 제 1 저항체(21) 및 제 2 저항체(22)를 포함하고 있다. 그리고, 발열 저항체(2)는 세라믹체(1)의 선단과 후단 사이에서 둘레방향을 따라 제 1 저항체(21) 및 제 2 저항체(22)가 병행으로 반복해서 되접어 왕복하는 제 1 영역(31)을 갖고 있다. 그리고 또한, 슬릿 형상의 오목부(11)에 근접하는 영역이며 제 1 저항체(21)만이 왕복하는 제 2 영역(32)을 갖고 있다.
세라믹체(1)는 길이 방향을 갖는 막대 형상 또는 통 형상의 부재이다. 막대 형상으로서는, 예를 들면 원기둥 형상 또는 각기둥 형상 등을 들 수 있다. 또한, 여기에서 말하는 막대 형상이란, 예를 들면 특정한 방향으로 길게 연장된 판 형상도 포함하고 있다. 또한, 통 형상으로서는, 예를 들면 원통 형상 또는 각통(角筒) 형상을 들 수 있다. 본 예의 히터에 있어서는 세라믹체(1)는 원통 형상이다. 세라믹체(1)의 길이는, 예를 들면 20∼60mm로 설정된다. 세라믹체(1)가 단면 원통 형상의 외경 또는 단면 원 형상일 경우의 지름은, 예를 들면 2.5∼5.5mm로 설정된다.
세라믹체(1)가 통 형상(원통 형상)일 경우에는, 히터는 세라믹체(1)의 내주면 또는 외주면에 피가열물을 접촉시켜서 가열하도록 사용된다. 또한, 세라믹체(1)가 막대 형상일 경우에는, 히터는 세라믹체(1)의 외주면에 피가열물을 접촉시켜서 가열하도록 사용된다.
세라믹체(1)는 절연성의 세라믹 재료로 이루어진다. 절연성의 세라믹 재료로서는, 예를 들면 알루미나, 질화규소 또는 질화알루미늄을 들 수 있다. 내산화성이 있고 제조하기 쉽다고 하는 점에서는 알루미나, 고강도, 고인성, 고절연성 및 내열성이 우수하다고 하는 점에서는 질화규소, 열전도성이 우수하다고 하는 점에서는 질화알루미늄을 사용할 수 있다. 또한, 세라믹체(1)에는 발열 저항체(2)에 포함되는 금속원소의 화합물이 포함되어 있어도 좋고, 예를 들면 발열 저항체(2)에 텅스텐 또는 몰리브덴이 포함되어 있는 경우에는 세라믹체(1)에 WSi2 또는 MoSi2가 포함되어 있어도 좋다.
또한, 세라믹체(1)는, 예를 들면 막대 형상 또는 통 형상의 심재(12)와, 심재(12)의 측면을 덮도록 설치된 표층부(13)를 갖고 있다. 또한, 세라믹체(1)는 외주면에 선단으로부터 후단을 향해서 연장되어 있는 슬릿 형상의 오목부(11)를 갖고 있다. 여기에서, 오목부(11)의 깊이(표층부(13)의 두께)는, 예를 들면 0.1∼1.5mm로 한다. 또한, 오목부(11)의 개구폭은, 예를 들면 0.3∼2mm로 한다. 또한, 개구폭이란, 세라믹체(1)가 단면 원통 형상 또는 단면 원 형상일 경우에는, 세라믹체(1)의 횡단면에 있어서의 외경을 따른 곡선의 길이를 의미한다.
세라믹체(1)의 내부에는 발열 저항체(2)가 매설되어 있다. 세라믹체가 심재(12)와 표층부(13)로 이루어지는 구성일 경우, 발열 저항체(2)는, 예를 들면 심재(12)와 표층부(13) 사이에 배치된다.
발열 저항체(2)는 전류가 흐름으로써 발열해서 세라믹체(1)를 가열하는 것이다. 발열 저항체(2)는, 예를 들면 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 레늄(Re) 등의 고융점 금속을 주성분으로 한 도전체로 이루어진다. 발열 저항체(2)의 치수는, 예를 들면 폭을 0.3∼2mm, 두께를 0.01∼0.1mm로 하고, 모든 발열 저항체(2)의 길이를 합한 전체 길이가 500∼5000mm로 설정할 수 있다. 이들 치수는 발열 저항체(2)의 발열 온도 및 발열 저항체(2)에 가하는 전압 등에 따라 적당하게 설정된다.
또한, 발열 저항체(2)는 세라믹체(1)의 선단측에서 가장 발열하도록 배치된다. 도 1∼도 4에 나타내는 예에서는, 발열 저항체(2)는 세라믹체(1)의 선단측에 있어서 길이방향으로 반복해서 되접으면서 둘레방향을 따라 설치된 되접음부(사행부)를 갖고 있다. 또한, 발열 저항체(2)는 되접음부의 후단측에 있어서는 한 쌍의 직선 형상부로 되어 있고, 각각의 직선 형상부의 후단부에 있어서 후술하는 인출부와 전기적으로 접속되어 있다. 발열 저항체(2)의 횡단면의 형상은 원, 타원, 직사각형 등 어느 형상이어도 좋다. 발열 저항체(2)는 반복해서 되접는 되접음부가 선단측에만 있는 패턴이 아니라, 선단측과 후단측 사이를 반복해서 왕복하는 패턴이어도 좋다. 또한, 발열 저항체(2)의 상세한 패턴에 대해서는 후술한다.
발열 저항체(2)는 선단측의 되접음부와 후단측의 한 쌍의 직선 형상부가 같은 재료를 이용하여 형성되어도 좋다. 또한, 불필요한 발열을 억제하기 위해서, 직선 형상부의 단면적을 되접음부의 단면적보다 크게 하거나, 직선 형상부에 포함되는 세라믹체(1)의 재료의 함유량을 적게 하거나 함으로써, 되접음부보다 직선 형상부의 단위길이당 저항치를 작게 해도 좋다.
세라믹체(1)의 후단측에는 인출부가 매설되어 있다. 인출부는, 예를 들면 스루홀 도체로 이루어지는 것으로, 일단이 발열 저항체(2)의 후단부와 전기적으로 접속되어 있음과 아울러 타단이 세라믹체(2)의 후단측의 측면으로 인출되어 있다. 인출부는 발열 저항체(2)와 같은 재료로 이루어진 것이어도 좋고, 발열 저항체(2)보다 저항치가 낮은 재료로 이루어진 것이어도 좋다. 또한, 도 4에서는 인출부는 생략하고 있다.
세라믹체(1)의 후단측의 측면에는 필요에 따라 전극 패드(5)가 설치되고, 세라믹체(1)의 내부에 매설된 인출부와 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 전극 패드(5)에 리드 단자가 접합되고, 외부 회로(외부 전원)와 전기적으로 접속되어 있다. 도 1∼도 4에 나타내는 예에서는, 인출부가 인출되는 부위가 3개소 있고, 각각의 부위에 있어서 전극 패드(5)가 설치되어 있다. 여기에서, 도 4에 있어서의 3개소의 전극 패드(5) 중, 제 1 저항체(21) 및 제 2 저항체(22)의 양방의 일단에 인출부를 통해서 접속되어 있는 것이 공통 패드로서의 제 1 패드(51)이며, 제 1 저항체(21)의 타단에 인출부를 통해서 접속되어 있는 것이 제 2 패드(52), 제 2 저항체(22)의 타단에 인출부를 통해서 접속되어 있는 것이 제 3 패드(53)이다.
전극 패드(5)는, 예를 들면 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W)으로 이루어지는 도체층만으로 이루어지는 것이어도 좋고, 상기 도체층의 표면에, 예를 들면 Ni-B 또는 Au로 이루어지는 도금층이 설치된 것이어도 좋다. 이 전극 패드(5)는, 예를 들면 50∼300㎛의 두께로 하고, 길이 및 폭은, 예를 들면 5∼10mm로 한다.
그리고, 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 발열 저항체(2)는 병렬로 배치된 제 1 저항체(21) 및 제 2 저항체(22)를 포함하고 있다. 발열 저항체(2)가 병렬로 배치된 제 1 저항체(21) 및 제 2 저항체(22)를 포함하고 있음으로써, 사용 온도가 낮을 경우에는 일방의 발열 저항체(예를 들면 제 1 저항체(21))에만 전압을 인가해서 발열량을 억제하거나, 보다 고온에서 사용할 경우에는 복수의 발열 저항체(제 1 저항체(21) 및 제 2 저항체(22))를 동시에 전압 인가함으로써 발열량을 높이거나 할 수 있다. 즉, 발열량을 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 발열 저항체(2)는 세라믹체(1)의 선단과 후단 사이에서 둘레방향을 따라 제 1 저항체(21) 및 제 2 저항체(22)가 병행으로 반복해서 되접어 왕복하는 제 1 영역(31)을 갖고 있음과 아울러, 슬릿 형상의 오목부(11)에 근접하는 영역이며 제 1 저항체(21)만이 왕복하는 제 2 영역(32)을 갖고 있다.
이때, 제 1 영역(31)에 있어서의 발열 저항체(2)의 패턴으로서는 제 1 저항체(21)가 세라믹체(1)의 선단측에 배치되고, 제 2 저항체(22)가 이 제 1 저항체(21)를 따라 후단측에 병행으로 배치되어 있고, 세라믹체(1)의 선단과 후단 사이에서 둘레방향을 따라 반복해서 되접어 왕복하고 있다. 또한, 제 2 영역(32)에 있어서의 발열 저항체(2)의 패턴으로서는 제 1 저항체(21)만이 왕복하고 있고, 제 1 영역(31)에 있는 제 1 저항체(21)와 합쳐서 슬릿 형상의 오목부(11)의 양 사이드에 각각 근접해서 3개의 제 1 저항체(21)가 배치되어 있는 것으로 된다.
슬릿 형상의 오목부(11)에 근접하는 영역에 있어서 제 1 저항체(21)만이 왕복하는 구성으로 되어 있지 않은 종래의 구조에 있어서는, 승온시에 제 1 저항체(21)를 먼저 가열해도, 슬릿 형상의 오목부(11)에 근접하는 영역으로부터 떨어진 영역에서 제 1 저항체(21)가 왕복하고 있기 때문에, 슬릿 형상의 오목부(11) 부근의 온도가 낮고, 상기 슬릿 형상의 오목부(11) 부근으로부터 떨어진 영역의 온도가 높아져서, 히터의 외주면의 온도 분포가 균일화되기 어려웠다.
이에 대하여, 본 개시의 히터에 의하면, 승온시에 제 1 저항체(21)를 먼저 가열함으로써, 상기 제 1 저항체(21)만이 왕복하는 제 2 영역(31) 및 슬릿 형상의 오목부(11) 부근의 온도가 높아진다. 따라서, 승온시의 히터의 외주면의 온도 분포가 균일화되어, 열응력이 완화되어서 내구성이 향상된다.
또한, 이 구성에 의하면, 도 4에 나타낸 바와 같이 공통 패드로서의 제 1 패드(51)로부터 공급되는 전류가 최초로 도달하는 제 1 저항체(21)에 있어서의 되접음부와 제 2 저항체(22)에 있어서의 되접음부의 거리가 멀어지기 때문에, 각각의 되접음부에 가해지는 열응력을 분산시킬 수 있으므로, 히터의 내구성이 향상된다.
여기에서, 제 1 저항체(21)의 저항치가 제 2 저항체(22)의 저항치보다 작게 되어 있어도 좋다. 저항치가 작으면 전류가 커지기 때문에, 발생하는 열량이 커진다. 따라서, 슬릿 형상의 오목부(11) 부근의 온도 상승 속도가 빨라지고, 히터의 외주면의 온도 분포가 균일화되어, 열응력이 완화되기 때문에, 내구성이 향상된다.
제 1 저항체(21)의 저항치를 제 2 저항체(22)의 저항치보다 작게 하는 방법으로서는, 예를 들면 도 5에 나타나 있는 바와 같이 제 1 저항체(21)의 선폭이 제 2 저항체(22)의 선폭보다 굵은(넓은) 구성으로 할 수 있다. 이때, 제 2 저항체(22)의 선폭은 제 1 저항체(21)의 선폭의 예를 들면 1.1∼1.5배로 한다. 또한, 이러한 구성으로 되어 있는지의 여부를 판별할 때에, 제 1 저항체(21)의 선폭이 전체에 걸쳐 일정하지 않고, 제 2 저항체(22)의 선폭이 전체에 걸쳐 일정한 경우에는, 제 1 저항체(21)의 가장 가는(좁은) 부위의 선폭과 제 2 저항체(22)의 선폭을 대비한다. 또한, 제 2 저항체(22)의 선폭이 전체에 걸쳐 일정하지 않고, 제 1 저항체(21)의 선폭이 전체에 걸쳐 일정한 경우에는, 제 2 저항체(22)의 가장 굵은(넓은) 부위의 선폭과 제 1 저항체(21)의 선폭을 대비한다. 또한, 제 1 저항체(21) 및 제 2 저항체(22)의 선폭이 모두 전체에 걸쳐 일정하지 않은 경우에는, 제 1 저항체(21)의 가장 가는(좁은) 부위의 선폭과 제 2 저항체(22)의 가장 굵은(넓은) 부위의 선폭을 대비한다.
또한, 제 1 저항체(21)의 저항치를 제 2 저항체(22)의 저항치보다 작게 하는 방법으로서, 제 1 저항체(21)의 비저항이 제 2 저항체(22)의 비저항보다 작은 구성으로 할 수도 있다. 이때, 제 1 저항체(21)의 비저항은 제 2 저항체(22)의 예를 들면 20∼80%로 한다. 이러한 관계로 하기 위해서, 예를 들면 제 1 저항체(21)로서 텅스텐-몰리브덴 합금 등의 재료를 사용하고, 제 2 저항체(22)로서 텅스텐-레늄 합금 등의 재료를 사용할 수 있다. 또한, 도체 재료는 동일하고, 제 1 저항체(21)보다 제 2 저항체(22)에 세라믹체(1)와 동일한 절연 재료를 많이 첨가해도 제 2 저항체(22)보다 제 1 저항체(21)의 쪽의 비저항을 작게 할 수 있다.
또한, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 저항체(21)는 슬릿 형상의 오목부(11)에 접근함에 따라서 점차로 또는 단계적으로 선폭이 가늘어져(좁아져) 있어도 좋다. 제 1 저항체(21) 중에서 선폭이 가늘어져 있는 부분(단면적이 작아져 있는 부분)이 있으면, 이 선폭이 가늘어져 있는 부분에서 다른 부분보다 발생하는 열량이 커진다. 이것에 의해, 제 1 저항체(21)만이 왕복하는 제 2 영역(31) 및 슬릿 형상의 오목부(11) 부근의 온도가 높아지고, 히터의 외주면의 온도 분포가 균일화되어 열응력이 완화되어서 내구성이 향상된다.
이러한 구성으로 되어 있는지의 여부는, 예를 들면 슬릿 형상의 오목부(11)로부터 가장 떨어진 부위(도 6에 있어서의 중앙부)와, 제 1 영역(31) 및 제 2 영역(32)의 경계에 위치하는 부위와, 슬릿 형상의 오목부(11)에 근접하는 부위에서, 제 1 저항체(21)의 선폭을 대비함으로써 판별할 수 있다. 이때, 각각의 부위란, 세라믹체(1)의 둘레방향에 있어서의 부위를 의미하고, 둘레방향의 부위의 위치가 같고 길이방향을 따라 선폭이 변화하고 있는 경우에는, 길이방향의 선단의 선폭, 중앙의 선폭 및 후단의 선폭을 측정해서 평균화한 것을 그 둘레방향에 있어서의 부위의 선폭으로 하는 것으로 해서 판별한다.
또한, 도 6에 있어서는, 제 2 저항체(22)의 선폭이 전체에 걸쳐서 거의 일정함과 아울러, 제 2 영역(32)에 있어서, 슬릿 형상의 오목부(11)에 근접하는 측에 위치하는 제 1 저항체(21)의 선폭이 슬릿 형상의 오목부(11)로부터 먼 측에 위치하는 제 1 저항체(21)의 선폭보다 가늘어져 있다. 그리고, 제 1 저항체(21)의 가장 가는 부위의 선폭이어도, 제 2 저항체(22)의 선폭보다 굵은(넓은) 구성으로 되어 있다. 이것에 의해, 슬릿 형상의 오목부(11) 부근에 있어서 발생하는 열량을 보다 크게 할 수 있다.
다만, 제 1 저항체(21)가 슬릿 형상의 오목부(11)에 근접함에 따라서 점차로 또는 단계적으로 선폭이 가늘어져(좁아져) 있는 형태로서는 도 6에 나타내는 형태에 한정되지 않고, 제 1 저항체(21)의 선폭이 제 2 저항체(22)의 선폭보다 가는(좁은) 경우에 적용되어도 좋다. 이때, 제 1 저항체(21)의 선폭이 전체에 걸쳐서 제 2 저항체(22)의 선폭보다 가늘어져(좁아져) 있어도 좋다. 또한, 제 1 저항체(21)에 있어서의 슬릿 형상의 오목부(11)로부터 가장 떨어진 부위(도 6에 있어서의 중앙부)에서는 제 2 저항체(22)보다 굵은(넓은) 선폭으로 되어 있고, 제 1 저항체(21)에 있어서의 슬릿 형상의 오목부(11)에 근접하는 부위(가장 선폭이 가늘어지는 부위)에서 제 2 저항체(22)보다 가는(좁은) 선폭으로 되는 구성이어도 좋다.
또한, 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 저항체(21)는 슬릿 형상의 오목부(11)에 접근함에 따라서 점차로 또는 단계적으로 패턴 간의 간격이 좁아지고 있어도 좋다. 패턴 간의 간격이 좁아지면, 제 1 저항체(21)가 조밀하게 배치되게 되어, 이 영역에서 발생하는 열량이 커진다. 이 구성에 의해서도, 제 1 저항체(21)만이 왕복하는 제 2 영역(31) 및 슬릿 형상의 오목부(11) 부근의 온도가 높아지고, 히터의 외주면의 온도 분포가 균일화되어, 열응력이 완화되어 내구성이 향상된다.
다음에, 히터의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다. 또한, 본 예에서는 세라믹체가 알루미나질 세라믹스로 이루어지는 경우에 대해서 설명한다.
우선, Al2O3을 주성분으로 하는 알루미나질 세라믹스로 이루어지는 세라믹체(1)를 제작하기 위해서, Al2O3에 SiO2, CaO, MgO, ZrO2 등의 소결조제를 함유시켜서 조제한 세라믹 슬러리를 시트 형상으로 성형하고, 세라믹체(1)의 표층부(13)가 되는 세라믹 그린시트를 제작한다.
이 세라믹 그린시트의 일방의 주면에, 발열 저항체(2)가 되는 저항체 페이스트의 패턴을 스크린 인쇄 등의 수법을 이용하여 형성한다. 또한, 세라믹 그린시트의 발열 저항체(2)를 형성하는 면과는 반대측의 면에, 전극 패드(5)가 되는 도체 페이스트를 발열 저항체(2)의 형성과 마찬가지로 소정의 패턴 형상으로 형성한다. 또한, 세라믹 그린시트에는 발열 저항체(2)와 전극 패드(5)를 전기적으로 접속하기 위한 구멍 가공 및 인출부로서의 스루홀 도체를 형성하기 위한 도체 페이스트의 충전을 행한다.
여기에서, 발열 저항체(2)의 패턴은, 예를 들면 도 4에 나타낸 바와 같이 공통 패드(51)로부터 복수의 저항체(제 1 저항체(21) 및 제 2 저항체를 포함함)의 패턴을 병렬로 배치하고, 상하로 반복해서 왕복하는 제 1 영역(31)을 형성함과 아울러, 가장 외측의 저항체(제 1 저항체(21))의 패턴만을 상하로 왕복하도록 제 2 영역(32)을 형성하도록 패턴을 형성한다.
저항체 페이스트 및 도체 페이스트는 세라믹체와의 동시 소성에 의해 제작이 가능한 W, Mo, Re 등의 고융점 금속에 세라믹 원료, 바인더, 유기용제 등을 조합해서 혼련함으로써 제작할 수 있다. 이때, 히터의 용도에 따라, 저항체가 되는 저항체 페이스트 또는 도전성 페이스트의 패턴의 길이나 되접음 패턴의 거리·간격이나 패턴의 선폭을 변경함으로써, 발열 저항체(2)의 발열 위치나 저항치를 소망의 값으로 설정할 수 있다.
한편, 압출 성형으로 심재(12)가 되는 원기둥 형상 또는 원통 형상의 알루미나질 세라믹 성형체를 성형한다.
그리고, 이 심재(12)에 동일한 조성의 알루미나질 세라믹스를 분산시킨 밀착액을 도포하고, 상술한 표층부(13)가 되는 알루미나질 세라믹 그린시트를 권취하여 밀착시킴으로써, 세라믹체(1)가 되는 알루미나질 일체 성형체를 얻을 수 있다.
또한, 세라믹체(1)의 외주면(측면)에 길이방향으로 연장되는 슬릿 형상의 오목부(11)(홈부)를 형성하기 위해서는, 심재(12)에 권취된 알루미나질 세라믹 그린시트(표층부(13))의 끝과 끝의 사이에 간극을 형성하도록 하면 좋다.
이렇게 해서 얻어진 알루미나질 일체 성형체를 수소 가스, 또는 질소 가스와 수소 가스의 혼합 가스(포밍 가스) 등의 비산화성 가스 분위기 중에서, 예를 들면 1500∼1600℃에서 소성하고, 세라믹체(1)의 외주면의 전극 패드(5) 상에, 예를 들면 전해도금으로 Ni 도금막을 형성하여, 알루미나질 일체 소결체를 제작한다.
또한, 납재로서 Ag납, 땜납 등을 이용하여, 급전부로서의 예를 들면 Ni로 이루어지는 리드 단자를 전극 패드(5)에 접합한다. 리드 단자는 미리 절연재가 코팅 된 것을 접합에 필요한 부분만 절연재를 제거하고, 그 제거한 부분을 전극 패드(5)에 접속하도록 해도 좋다. 또한, Ni선을 전극 패드(5)에 접속한 후, 절연 튜브를 Ni선에 설치하도록 해도 좋다.
이상의 방법에 의해 본 실시형태의 히터가 얻어진다.
1: 세라믹체
11: 슬릿 형상의 오목부
12: 심재
13: 표층부
2: 발열 저항체
21: 제 1 저항체
22: 제 2 저항체
31: 제 1 영역
32: 제 2 영역
5: 전극 패드
51: 제 1 패드
52: 제 2 패드
53: 제 3 패드

Claims (6)

  1. 막대 형상 또는 통 형상이며 외주면에 선단으로부터 후단을 향해서 연장되어 있는 슬릿 형상의 오목부를 갖는 세라믹체와, 상기 세라믹체의 내부에 매설된 발열 저항체를 구비하고,
    상기 발열 저항체는 병렬로 배치된 제 1 저항체 및 제 2 저항체를 포함하고, 상기 세라믹체의 상기 선단과 상기 후단 사이에서 둘레방향을 따라 상기 제 1 저항체 및 상기 제 2 저항체가 병행으로 반복해서 되접어 왕복하는 제 1 영역을 갖고 있음과 아울러, 상기 슬릿 형상의 오목부에 근접하는 영역이며 상기 제 1 저항체만이 왕복하는 제 2 영역을 갖고 있는 히터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 저항체의 저항치가 상기 제 2 저항체의 저항치보다 작은 히터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 저항체의 선폭이 상기 제 2 저항체의 선폭보다 굵은 히터.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 저항체의 비저항이 상기 제 2 저항체의 비저항보다 작은 히터.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 저항체는 상기 슬릿 형상의 오목부에 접근함에 따라서 점차로 또는 단계적으로 선폭이 가늘어지는 히터.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 저항체는 상기 슬릿 형상의 오목부에 접근함에 따라서 점차로 또는 단계적으로 패턴 간의 간격이 좁아지는 히터.
KR1020197029101A 2017-04-26 2018-04-24 히터 KR102207442B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017087327 2017-04-26
JPJP-P-2017-087327 2017-04-26
PCT/JP2018/016616 WO2018199094A1 (ja) 2017-04-26 2018-04-24 ヒータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190124764A KR20190124764A (ko) 2019-11-05
KR102207442B1 true KR102207442B1 (ko) 2021-01-26

Family

ID=63918354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197029101A KR102207442B1 (ko) 2017-04-26 2018-04-24 히터

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3618566B1 (ko)
JP (1) JP6510739B2 (ko)
KR (1) KR102207442B1 (ko)
CN (1) CN110521279B (ko)
WO (1) WO2018199094A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115726036A (zh) * 2021-08-31 2023-03-03 银川隆基硅材料有限公司 一种加热器及单晶炉热场

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013134880A (ja) 2011-12-26 2013-07-08 Valeo Japan Co Ltd セラミックヒータ及びそれを用いた電気発熱式温水加熱装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58121588A (ja) * 1982-01-12 1983-07-19 日本特殊陶業株式会社 筒状セラミツクヒ−タ−
JPH097741A (ja) * 1995-06-20 1997-01-10 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミックヒータ
JP3677366B2 (ja) * 1997-01-31 2005-07-27 京セラ株式会社 セラミックヒータ
JP3691649B2 (ja) * 1997-10-28 2005-09-07 日本特殊陶業株式会社 セラミックヒータ
JP2000277240A (ja) * 1999-03-26 2000-10-06 Ibiden Co Ltd セラミックヒーター
JP2001102161A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Ibiden Co Ltd セラミックヒーター
JP2001221504A (ja) * 2000-02-04 2001-08-17 Toto Ltd 温水装置
US6519835B1 (en) * 2000-08-18 2003-02-18 Watlow Polymer Technologies Method of formable thermoplastic laminate heated element assembly
CN100536621C (zh) * 2004-05-27 2009-09-02 京瓷株式会社 陶瓷加热器和采用其的氧传感器及烫发剪
WO2006011520A1 (ja) * 2004-07-28 2006-02-02 Kyocera Corporation セラミックヒーター及びそれを用いた加熱用コテ
JP4514653B2 (ja) * 2005-05-27 2010-07-28 京セラ株式会社 セラミックヒーター及びこれを用いた加熱用こて
JP5872759B2 (ja) 2010-09-21 2016-03-01 Toto株式会社 人体洗浄装置
JP5911179B2 (ja) * 2013-08-21 2016-04-27 信越化学工業株式会社 立体形状のセラミックスヒーター
CN211831183U (zh) * 2020-03-04 2020-10-30 安徽省宁国市天成科技发展有限公司 一种ptc陶瓷加热器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013134880A (ja) 2011-12-26 2013-07-08 Valeo Japan Co Ltd セラミックヒータ及びそれを用いた電気発熱式温水加熱装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6510739B2 (ja) 2019-05-08
JPWO2018199094A1 (ja) 2019-06-27
EP3618566A1 (en) 2020-03-04
WO2018199094A1 (ja) 2018-11-01
EP3618566A4 (en) 2021-01-06
CN110521279B (zh) 2021-11-23
CN110521279A (zh) 2019-11-29
EP3618566B1 (en) 2021-11-03
KR20190124764A (ko) 2019-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5261103B2 (ja) セラミックヒーター
JP4818922B2 (ja) セラミックヒータの製造方法
CN108476558B (zh) 加热器
WO2013146777A1 (ja) 管状ヒーター
KR101713876B1 (ko) 히터
JP2005315447A (ja) セラミックヒーターおよびグロープラグ
KR102207442B1 (ko) 히터
WO2018135225A1 (ja) ヒータ装置
JP2024045746A (ja) ヒータ
JP6818886B2 (ja) ヒータ
JP6829022B2 (ja) ヒータ
JP6835946B2 (ja) ヒータ
JP2022188253A (ja) 熱交換ユニットおよびこれを備えた洗浄装置
JP6803396B2 (ja) ヒータ
JP6791636B2 (ja) セラミックヒータ
JP6940443B2 (ja) ヒータ
JP2019061876A (ja) ヒータ
JP6711708B2 (ja) ヒータ
JP6693811B2 (ja) ヒータ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant