JP2002110319A - Ceramic heater - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基材中
に発熱抵抗体を埋設したセラミックヒータに関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic heater having a heating resistor embedded in a ceramic substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、セラミック基材中に発熱抵抗体を
埋設した構造のセラミックヒータが知られている。この
種のセラミックヒータは、自動車用の酸素センサやグロ
ーシステム等における発熱源、または半導体加熱用ヒー
タや石油ファンヒータ等の石油気化器用熱源等として、
広範囲に使用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a ceramic heater having a structure in which a heating resistor is embedded in a ceramic substrate. This type of ceramic heater is used as a heat source for an oxygen sensor or a glow system for an automobile, or as a heat source for an oil vaporizer such as a semiconductor heater or an oil fan heater.
Widely used.
【０００３】従来技術のセラミックヒータは、円柱形状
の芯材にシート状の絶縁層を巻き付けたものであって、
芯材と絶縁層との界面には発熱部（発熱抵抗体）及びリ
ード部が埋設されている。リード部の両端部には一対の
端子部がヒータ外周面に露出するように形成されてお
り、これらの端子部にはリード線がろう付けされるよう
になっている。A prior art ceramic heater is obtained by winding a sheet-shaped insulating layer around a cylindrical core material.
At the interface between the core material and the insulating layer, a heating portion (heating resistor) and a lead portion are embedded. A pair of terminal portions are formed at both ends of the lead portion so as to be exposed on the outer peripheral surface of the heater, and lead wires are brazed to these terminal portions.
【０００４】芯材及び絶縁層は焼結助剤を含むアルミナ
等によって構成されている。発熱部、リード部及び端子
部は、タングステン（Ｗ）等のような高融点金属を含む
ペーストを用いて形成されている。そして、このような
セラミックヒータでは、リード線を介した通電によって
発熱部が発熱する結果、発熱部が設けられているヒータ
先端部の温度が上昇するようになっている。[0004] The core material and the insulating layer are made of alumina or the like containing a sintering aid. The heat generating portion, the lead portion, and the terminal portion are formed using a paste containing a high melting point metal such as tungsten (W). Then, in such a ceramic heater, as a result of the heat generating portion generating heat by energization through the lead wire, the temperature of the front end portion of the heater in which the heat generating portion is provided rises.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、セラミック
ヒータの温度は、通電が開始されてから数十秒ほどかけ
て最高値に到達し、その後は飽和してほぼ一定の値に落
ち着く。例えば、１８Ｗヒータでは、最高値である９０
０℃前後の温度に達するまで通電開始から約７０秒ほど
要する（図９の実線参照）。また、速熱ヒータの部類に
属する２７Ｗヒータでは、通電初期において急激に温度
が立上りを見せるとともに、通電開始から約４０秒経過
後に温度が最高値である約１２００℃に達する（同じく
図９の実線参照）。By the way, the temperature of the ceramic heater reaches the maximum value in about several tens of seconds from the start of energization, and thereafter saturates and settles to a substantially constant value. For example, for an 18W heater, the highest value is 90.
It takes about 70 seconds from the start of energization until the temperature reaches about 0 ° C. (see the solid line in FIG. 9). In the case of a 27 W heater belonging to the class of the rapid heating heater, the temperature rapidly rises at the beginning of energization, and reaches a maximum value of about 1200 ° C. about 40 seconds after the start of energization (also indicated by a solid line in FIG. 9). reference).
【０００６】しかしながら、このような速熱ヒータは迅
速に温度上昇するという点において好適である反面、芯
材及び絶縁層の耐熱温度を超える温度にまで加熱してし
まうという問題があった。ゆえに、通常はセラミックヒ
ータのユーザが制御装置を用いてデューティ制御をし、
本来の最高値よりも低い値に止まるように温度を適宜コ
ントロールしていた。ところが、デューティ制御をする
ためにはユーザ側に構成の追加を強いることになり、ユ
ーザに対するコスト上での負担が増大するという問題が
あった。[0006] However, such a rapid heating heater is suitable in that the temperature rises quickly, but has the problem of heating to a temperature exceeding the heat resistant temperature of the core material and the insulating layer. Therefore, usually, the user of the ceramic heater performs duty control using the control device,
The temperature was controlled appropriately so as to stay below the original maximum. However, in order to perform duty control, a user is forced to add a configuration, and there is a problem that a burden on a user in terms of cost increases.
【０００７】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、別の装置に頼ることなく自ら温度
を制御することができ、迅速に温度上昇して比較的低温
で温度飽和しうるセラミックヒータを提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to control the temperature by itself without relying on another device, to rapidly raise the temperature and to achieve temperature saturation at a relatively low temperature. It is to provide a ceramic heater which can be used.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、セラミック基材中に
発熱抵抗体を埋設したセラミックヒータにおいて、前記
発熱抵抗体は、第１の高融点金属からなる主発熱部と、
第２の高融点金属からなり前記主発熱部と直列に配置さ
れた副発熱部とを備え、前記第１の高融点金属の常温で
の抵抗値は前記第２の高融点金属のそれよりも大きく、
かつ前記第１の高融点金属の温度係数は前記第２の高融
点金属のそれよりも小さいことを特徴とするセラミック
ヒータをその要旨とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a ceramic heater in which a heating resistor is buried in a ceramic base material, wherein the heating resistor includes a first heating resistor. A main heating portion made of a high melting point metal;
A sub-heating portion made of a second high melting point metal and arranged in series with the main heating portion, wherein the resistance of the first high melting point metal at room temperature is higher than that of the second high melting point metal. big,
The gist of the present invention is a ceramic heater characterized in that the first refractory metal has a temperature coefficient smaller than that of the second refractory metal.
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、前記副発熱部は前記主発熱部の両端に配置されてい
るとした。請求項３に記載の発明は、請求項１または２
において、前記第１の高融点金属はＷにＲｅを添加した
ものであり、前記第２の高融点金属はＷであるとした。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the sub-heating portion is disposed at both ends of the main heating portion. The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2
In the above, the first high melting point metal is W to which Re is added, and the second high melting point metal is W.
【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項３におい
て、前記セラミック基材中には、Ｗからなり前記発熱抵
抗体に電流を供給するためのリード部が埋設されている
とした。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, a lead portion made of W for supplying a current to the heating resistor is buried in the ceramic substrate.
【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
のいずれか１項において、前記セラミック基材はアルミ
ナ製の棒状体であるとした。請求項６に記載の発明は、
請求項１乃至５のいずれか１項において、前記副発熱部
の形成領域は、前記主発熱部の形成領域よりも大面積で
あるとした。[0011] The invention according to claim 5 provides the invention according to claims 1 to 4.
In any one of the above, the ceramic substrate is a rod-shaped body made of alumina. The invention according to claim 6 is
In any one of claims 1 to 5, the formation region of the sub-heating portion has a larger area than the formation region of the main heating portion.
【００１２】請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５
のいずれか１項において、前記主発熱部の形成領域の基
材長手方向に沿った長さは５ｍｍ〜１５ｍｍであり、前
記副発熱部の形成領域の基材長手方向に沿った長さは５
ｍｍ〜４０ｍｍであり、かつ、前記副発熱部の形成領域
の面積は前記主発熱部の形成領域の面積の１．１倍〜
２．５倍であるとした。[0012] The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1 to 5.
In any one of the above, the length of the formation region of the main heating portion along the base material longitudinal direction is 5 mm to 15 mm, and the length of the formation region of the sub-heating portion along the base material longitudinal direction is 5 mm.
mm to 40 mm, and the area of the formation region of the sub-heating portion is 1.1 times to the area of the formation region of the main heating portion.
It was assumed to be 2.5 times.
【００１３】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１に記載の発明によると、常温状態から通電
が開始されると、常温での抵抗値が大きい主発熱部がま
ず発熱を開始する。このとき、常温での抵抗値の小さい
副発熱部については、それほど発熱しないことに加え、
主発熱部への通電もそれほど阻害しない。次第に主発熱
部の温度が高くなると、副発熱部が加熱される結果、急
激に副発熱部の抵抗が増大する。すると、主発熱部への
通電量が減って主発熱部の発熱が抑制され、温度が一定
値に制御される。つまり、本発明のセラミックヒータ
は、別の装置に頼らなくても自ら温度を制御することが
でき、迅速に温度上昇して比較的低温で温度飽和するこ
とができる。Hereinafter, the "action" of the present invention will be described. According to the first aspect of the present invention, when energization is started from a normal temperature state, the main heat generating portion having a large resistance value at normal temperature first starts generating heat. At this time, the sub-heating portion having a small resistance value at normal temperature does not generate much heat,
Energization of the main heat generating portion is not so hindered. When the temperature of the main heat generating portion gradually increases, the sub heat generating portion is heated, and as a result, the resistance of the sub heat generating portion rapidly increases. Then, the amount of electricity to the main heat generating portion is reduced, the heat generation of the main heat generating portion is suppressed, and the temperature is controlled to a constant value. That is, the ceramic heater of the present invention can control the temperature by itself without relying on another device, and can quickly rise in temperature and saturate at a relatively low temperature.
【００１４】請求項２に記載の発明によると、副発熱部
が主発熱部の両端に配置されているため、副発熱部を片
方のみに配置した場合に比べて、安定した温度制御性が
得られる。According to the second aspect of the present invention, since the sub-heating portions are arranged at both ends of the main heating portion, stable temperature controllability can be obtained as compared with the case where the sub-heating portions are arranged on only one side. Can be
【００１５】請求項３に記載の発明によると、ＷにＲｅ
を添加することにより、見掛け上の温度係数がＷのみの
ときよりも小さくなる。従って、主発熱部を構成する第
１の高融点金属の温度係数が副発熱部を構成する第２の
高融点金属のそれよりも小さいという、所望の特性を比
較的容易に実現することができる。According to the third aspect of the present invention, W has Re
Is added, the apparent temperature coefficient becomes smaller than when only W is used. Therefore, the desired characteristic that the temperature coefficient of the first refractory metal forming the main heat generating portion is smaller than that of the second refractory metal forming the sub heat generating portion can be realized relatively easily. .
【００１６】請求項４に記載の発明によると、Ｗを用い
て副発熱部及びリード部を形成し、ＷにＲｅを添加した
ものを用いて主発熱部を形成すれば、Ｒｅの使用量が少
なくて済むため、比較的低コストなものとなる。According to the fourth aspect of the present invention, if the sub-heating portion and the lead portion are formed using W and the main heating portion is formed using W to which Re is added, the amount of Re used is reduced. Since it requires less, the cost is relatively low.
【００１７】請求項５に記載の発明によると、セラミッ
ク基材としてアルミナ製の棒状体を用いているため、比
較的低コストなものとなる。請求項６，７に記載の発明
によると、副発熱部の形成領域が主発熱部の形成領域よ
りも大面積であるため、副発熱部の発熱量が一定である
とすると当該部分の温度上昇率は小さくなる。ゆえに、
主発熱部にて発生した熱が副発熱部側に逃げやすくな
り、その分だけヒータ先端部の温度をより低温で飽和さ
せることができる。According to the fifth aspect of the present invention, since the rod-shaped body made of alumina is used as the ceramic base material, the cost is relatively low. According to the sixth and seventh aspects of the present invention, since the formation region of the sub-heating portion has a larger area than the formation region of the main heating portion, if the heat generation amount of the sub-heating portion is constant, the temperature of the portion increases. The rate becomes smaller. therefore,
The heat generated in the main heat-generating portion can easily escape to the side of the sub-heat-generating portion, so that the temperature at the tip of the heater can be saturated at a lower temperature.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した温度自
己制御速熱セラミックヒータの一実施形態を図１〜図１
１に基づき詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a temperature self-controlling fast heating ceramic heater embodying the present invention will be described below with reference to FIGS.
1 will be described in detail.
【００１９】図１（ａ），（ｂ）に示されるように、本
実施形態のセラミックヒータ１を構成する円柱状の芯材
２の外周面には、導体層（発熱抵抗体３、リード部４及
び端子部５）が形成されている。発熱抵抗体３の全部及
び端子部５の一部は、芯材２に巻き付けられた絶縁層６
によって覆われている。従って、このセラミックヒータ
１は、棒状体のセラミック基材中に発熱抵抗体３等の導
体層を埋設した構造を備えたものとなっている。絶縁層
６において端子部５に対応する箇所には切欠部７が設け
られており、その切欠部７からは端子部５の一部が露出
している。端子部５における露出部分には、リード線８
がろう材を介して接合されている。As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a conductor layer (a heating resistor 3, a lead portion) is provided on an outer peripheral surface of a cylindrical core material 2 constituting a ceramic heater 1 of the present embodiment. 4 and terminal portions 5) are formed. All of the heating resistor 3 and a part of the terminal portion 5 are made of an insulating layer 6 wound around the core material 2.
Covered by Accordingly, the ceramic heater 1 has a structure in which a conductor layer such as the heating resistor 3 is embedded in a rod-shaped ceramic base material. A cutout 7 is provided in the insulating layer 6 at a position corresponding to the terminal 5, and a part of the terminal 5 is exposed from the cutout 7. The exposed portion of the terminal portion 5 includes a lead wire 8
Are joined through a brazing material.
【００２０】セラミックヒータ１における芯材２及び絶
縁層６は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を主成分とする絶縁性
のセラミック材料により構成されている。前記セラミッ
ク材料は主成分であるアルミナのほかに、酸化物からな
る焼結助剤を副成分として含んでいる。なお、前記セラ
ミック材料は、シリカ（ＳｉＯ2）を４重量％以下、マ
グネシア（ＭｇＯ）を０．５重量％以下、カルシア（Ｃ
ａＯ）を１．２重量％以下含有していることが好まし
い。The core 2 and the insulating layer 6 of the ceramic heater 1 are made of an insulating ceramic material containing alumina (Al 2 O 3 ) as a main component. The ceramic material contains, as an auxiliary component, a sintering aid made of an oxide in addition to alumina as a main component. The ceramic material contains silica (SiO 2 ) of 4% by weight or less, magnesia (MgO) of 0.5% by weight or less, and calcia (C
aO) is preferably contained in an amount of 1.2% by weight or less.
【００２１】また、アルミナを主成分とする前記セラミ
ック材料の密度率は９６％以上であることが好ましい。
ここで密度率とは、セラミックの理論密度に対する実際
の焼結体の密度の比の百分率をいう。芯材２及び絶縁層
６を構成するセラミック材料の密度率が９６％未満であ
ると、セラミック中に開孔が存在する可能性が高くな
る。このため、長期間にわたりセラミックヒータ１を使
用した場合、開孔からの酸素の侵入により発熱抵抗体３
が酸化されやすくなる。The density ratio of the ceramic material containing alumina as a main component is preferably 96% or more.
Here, the density ratio refers to the percentage of the ratio of the density of the actual sintered body to the theoretical density of the ceramic. If the density ratio of the ceramic material forming the core material 2 and the insulating layer 6 is less than 96%, the possibility that pores exist in the ceramic increases. For this reason, when the ceramic heater 1 is used for a long time, the heat generation resistor 3
Is easily oxidized.
【００２２】図２の展開図に示されるように、セラミッ
クヒータ１における端子部５は本実施形態では矩形状に
なっており、ヒータ基端部において一対設けられてい
る。リード部４は、前記各端子部５を起点としてヒータ
軸線方向に沿って延びるようにそれぞれ形成されてい
る。なお、各リード部４は、低抵抗化を図るために、平
行な関係にある複数本の直線状部分によって構成されて
いる。As shown in the developed view of FIG. 2, the terminal portion 5 of the ceramic heater 1 has a rectangular shape in this embodiment, and is provided in a pair at the base end portion of the heater. The lead portions 4 are formed so as to extend along the heater axis direction with the respective terminal portions 5 as starting points. Each of the lead portions 4 is constituted by a plurality of linear portions having a parallel relationship in order to reduce the resistance.
【００２３】セラミックヒータ１における発熱抵抗体３
は、本実施形態では１つの主発熱部１１と２つの副発熱
部１２とによって構成されている。ヒータ先端部に位置
する主発熱部１１は、ヒータ周方向に沿ってクランク状
に蛇行するように形成されている。図２における主発熱
部１１の蛇行回数は１２回になっている。２つの副発熱
部１２は主発熱部１１のすぐ基端部側の位置に隣接して
設けられている。これらの副発熱部１２も、ヒータ周方
向に沿ってクランク状に蛇行するように形成されてい
る。ただし、図２における副発熱部１２の蛇行回数は、
ともに４回であり、主発熱部１１の蛇行回数よりも少な
くなっている。また、一対の副発熱部１２の一端側はそ
れぞれ主発熱部１１の両端に接続されるとともに、他端
側は各リード部４の先端側に接続されている。即ち、主
発熱部１１と２つの副発熱部１２とは直列に接続されて
いる。また、図２に示されるように、導体層は線対称な
パターン形状になっている。Heating resistor 3 in ceramic heater 1
Is constituted by one main heat generating part 11 and two sub heat generating parts 12 in the present embodiment. The main heat generating portion 11 located at the front end of the heater is formed so as to meander in a crank shape along the circumferential direction of the heater. The number of meandering of the main heat generating portion 11 in FIG. 2 is 12 times. The two sub-heating sections 12 are provided adjacent to the main heating section 11 at a position on the proximal end side. These sub-heating portions 12 are also formed to meander in a crank shape along the circumferential direction of the heater. However, the number of meandering of the sub-heating portion 12 in FIG.
Both are four times, which is less than the number of meandering of the main heating part 11. One end of the pair of sub-heating sections 12 is connected to both ends of the main heating section 11, and the other end is connected to the end of each lead section 4. That is, the main heating part 11 and the two sub-heating parts 12 are connected in series. Further, as shown in FIG. 2, the conductor layer has a line-symmetric pattern shape.
【００２４】このセラミックヒータ１の場合、発熱抵抗
体３が複数種の高融点金属によって構成されており、具
体的には主発熱部１１が第１の高融点金属によって構成
され、副発熱部１２が第２の高融点金属によって構成さ
れている。In the case of the ceramic heater 1, the heating resistor 3 is made of a plurality of kinds of high melting point metals. Specifically, the main heating part 11 is made of the first high melting point metal, Are made of the second refractory metal.
【００２５】第１の高融点金属の常温での抵抗値は、第
２の高融点金属の常温での抵抗値よりも大きいことが必
要であり、第１の高融点金属の温度係数は、第２の高融
点金属の温度係数よりも小さいことが必要である。ここ
で「温度係数」とは、ＰＴＣ（positive temperature c
oefficient）のことを指す。The resistance value of the first refractory metal at room temperature must be higher than the resistance value of the second refractory metal at room temperature, and the temperature coefficient of the first refractory metal is It is necessary that the temperature coefficient of the refractory metal is lower than that of the refractory metal. Here, the “temperature coefficient” is a positive temperature coefficient (PTC).
oefficient).
【００２６】本実施形態においては、具体的には、前記
第２の高融点金属として、Ｗを主成分とし、残部がセラ
ミック成分からなる材料を使用している。また、前記第
１の高融点金属として、Ｗに少量の（レニウム）Ｒｅを
添加したものを主成分とし、残部がセラミック成分から
なる材料を使用している。なお、残部のセラミック成分
としては、アルミナ、窒化珪素、ムライト等またはこれ
らの混合物が挙げられる。ちなみに本実施形態では、Ｗ
を主成分とする前記第２の高融点金属のＰＴＣ値は４．
３×１０-3％／℃に、 ＷにＲｅを添加したものを主成
分とする前記第１の高融点金属のＰＴＣ値は１．２×１
０-3％／℃になっている。In the present embodiment, specifically, as the second refractory metal, a material containing W as a main component and a balance of a ceramic component is used. Further, as the first high melting point metal, a material containing W to which a small amount of (rhenium) Re is added as a main component, and a balance including a ceramic component is used. The remaining ceramic component may be alumina, silicon nitride, mullite, or a mixture thereof. Incidentally, in the present embodiment, W
The PTC value of the second refractory metal whose main component is 4.
The PTC value of the first refractory metal whose main component is 3 × 10 −3 % / ° C. and Re added to W is 1.2 × 1
0 -3 % / ° C.
【００２７】ところで、副発熱部１２の形成領域Ｒ２
は、主発熱部１１の形成領域Ｒ１よりも大面積となるよ
うに設定されていることがよい。より具体的には、副発
熱部１２の形成領域Ｒ２の面積は、主発熱部１１の形成
領域Ｒ１の面積の１．１倍〜２．５倍であることがよ
く、１．３倍〜１．７倍であることがさらによい。な
お、主発熱部１１の形成領域Ｒ１とは、図３に示される
ように絶縁層６を展開して導体層を投影したときにおい
て、破線Ｂ１と破線Ｂ２とにより区画される領域のこと
を指している。副発熱部１２の形成領域Ｒ２とは、同じ
く図３において、破線Ｂ２と破線Ｂ３とにより区画され
る領域のことを指している。後述するリード部４の形成
領域Ｒ３とは、同じく図３において、破線Ｂ３と破線Ｂ
４とにより区画される領域のことを指している。By the way, the formation region R2 of the sub-heating portion 12 is formed.
Is preferably set to have a larger area than the formation region R1 of the main heat generating portion 11. More specifically, the area of the formation region R2 of the sub-heating portion 12 is preferably 1.1 to 2.5 times the area of the formation region R1 of the main heating portion 11, and is 1.3 to 1 times. More preferably, it is 0.7 times. The formation region R1 of the main heat generating portion 11 refers to a region defined by broken lines B1 and B2 when the insulating layer 6 is developed and the conductor layer is projected as shown in FIG. ing. The formation region R2 of the sub-heating portion 12 also refers to a region defined by a broken line B2 and a broken line B3 in FIG. The formation region R3 of the lead portion 4 to be described later corresponds to a broken line B3 and a broken line B
4 indicates an area defined by the reference numeral 4.
【００２８】上記形成領域Ｒ１，Ｒ２の面積比が１．１
倍未満であると、副発熱部１２の温度上昇率を十分に小
さくすることができなくなるため、主発熱部１１にて発
生した熱を副発熱部１２側に確実に逃がすことができな
くなる。逆に、上記形成領域Ｒ１，Ｒ２の面積比が２．
５倍を超えると、ヒータ先端部における飽和温度が低く
なる反面、主発熱部１１にて発生した熱が副発熱部１２
を介してヒータ基端部側に伝達し、ヒータ基端部の到達
温度が上がってしまう。The area ratio between the formation regions R1 and R2 is 1.1.
If the ratio is less than twice, the temperature rise rate of the sub-heating portion 12 cannot be sufficiently reduced, so that the heat generated in the main heating portion 11 cannot be reliably released to the sub-heating portion 12 side. Conversely, the area ratio of the formation regions R1 and R2 is 2.
If it exceeds five times, the saturation temperature at the heater tip becomes lower, but the heat generated in the main heating part 11 is
, The temperature is transmitted to the heater base end side, and the ultimate temperature at the heater base end rises.
【００２９】また、主発熱部１１の形成領域Ｒ１の基材
長手方向に沿った長さＬ１は５ｍｍ〜１５ｍｍであるこ
とがよく、７ｍｍ〜１２ｍｍであることがなおよい。副
発熱部１２の形成領域Ｒ２の基材長手方向に沿った長さ
Ｌ２は５ｍｍ〜４０ｍｍであることがよく、７ｍｍ〜２
５ｍｍであることがなおよい。リード部４の形成領域Ｒ
３の長さＬ３は、１０ｍｍ〜４５ｍｍであることがよ
く、１５ｍｍ〜３５ｍｍであることがなおよい。そし
て、副発熱部１２の形成領域Ｒ２の長さＬ２は、主発熱
部１１の形成領域Ｒ１の長さＬ１の１．１倍〜２．５倍
であることがよく、１．３倍〜１．７倍であることがな
およい。リード部４の形成領域Ｒ３の長さＬ３は、主発
熱部１１の形成領域Ｒ１の長さＬ１の１．１倍〜４．０
倍であることがよく、１．５倍〜３．０倍であることが
なおよい。この場合、前記各長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、
Ｌ１≦Ｌ２≦Ｌ３という大小関係を満たすように設定さ
れることが好ましい。The length L1 of the formation region R1 of the main heating portion 11 along the longitudinal direction of the base material is preferably 5 mm to 15 mm, and more preferably 7 mm to 12 mm. The length L2 of the formation region R2 of the sub-heating portion 12 along the longitudinal direction of the base material is preferably 5 mm to 40 mm, and 7 mm to 2 mm.
More preferably, it is 5 mm. Forming region R of lead portion 4
The length L3 of 3 is preferably 10 mm to 45 mm, and more preferably 15 mm to 35 mm. The length L2 of the formation region R2 of the sub-heating portion 12 is preferably 1.1 to 2.5 times the length L1 of the formation region R1 of the main heating portion 11, and is 1.3 to 1 times. It is even better to be 0.7 times. The length L3 of the formation region R3 of the lead portion 4 is 1.1 times to 4.0 times the length L1 of the formation region R1 of the main heat generating portion 11.
The ratio is preferably 1.5 times, and more preferably 1.5 times to 3.0 times. In this case, the lengths L1, L2, L3 are:
It is preferable that the relationship is set so as to satisfy the magnitude relationship of L1 ≦ L2 ≦ L3.
【００３０】副発熱部１２の形成領域Ｒ２の長さＬ２
は、主発熱部１１の形成領域Ｒ１の長さＬ１、副発熱部
１２の形成領域Ｒ２の長さＬ２及びリード部４の形成領
域Ｒ３の長さＬ３の総和（即ちＬ１+Ｌ２+Ｌ３）の３／
４以下であることがよく、さらには１／４〜３／４であ
ることがよい。長さＬ２が前記総和の３／４を超える
と、前記総和に占める長さＬ２の割合が大きくなりすぎ
る結果、上記形成領域Ｒ１，Ｒ２の面積比が大きくなり
やすい。従って、場合によっては主発熱部１１にて発生
した熱が副発熱部１２を介してヒータ基端部側に伝達し
やすくなりすぎ、ヒータ基端部の到達温度が上がってし
まうおそれがある。逆に、前記総和に占める長さＬ２の
割合が小さくなりすぎると、上記形成領域Ｒ１，Ｒ２の
面積比を大きくすることが設計上困難になり、副発熱部
１２の温度上昇率を十分に低減できなくなるおそれがあ
る。The length L2 of the formation region R2 of the sub-heating portion 12
Is the sum of the length L1 of the formation region R1 of the main heating portion 11, the length L2 of the formation region R2 of the sub-heating portion 12, and the length L3 of the formation region R3 of the lead portion 4 (that is, L1 + L2 + L3). 3 /
The number is preferably 4 or less, and more preferably 1/4 to 3/4. If the length L2 exceeds 3/4 of the total, the ratio of the length L2 to the total becomes too large, so that the area ratio of the formation regions R1 and R2 tends to increase. Therefore, in some cases, the heat generated in the main heat generating portion 11 becomes too easy to be transmitted to the heater base end side via the sub heat generating portion 12, and there is a possibility that the ultimate temperature of the heater base end increases. Conversely, if the ratio of the length L2 to the total sum becomes too small, it becomes difficult in design to increase the area ratio of the formation regions R1 and R2, and the temperature rise rate of the sub-heating portion 12 is sufficiently reduced. It may not be possible.
【００３１】さらに、副発熱部１２の形成領域Ｒ２の基
端位置（即ち図３における破線Ｂ３の位置）は、セラミ
ック基材の中間位置よりも先端寄りであることがよい。
このような構成であると、前記中間位置よりも基端側と
なる部分の過度の温度上昇を未然に防止することが可能
となるからである。Further, the base position of the formation region R2 of the sub-heating portion 12 (ie, the position of the broken line B3 in FIG. 3) is preferably closer to the front end than the intermediate position of the ceramic base material.
This is because with such a configuration, it is possible to prevent an excessive rise in temperature in a portion closer to the base end than the intermediate position.
【００３２】次に、本実施形態のセラミックヒータ１の
製造方法の一例を図４〜図７に基づいて紹介する。図４
に示されるように、離型性を有するプラスチックフィル
ム２１を用意しておき、そのフィルム２１上に図示しな
いメタルマスクを配置した状態で接着剤層２２を印刷す
る。なお、この接着剤層２２も、基本的にはアルミナを
主成分とする絶縁性のセラミック材料により構成されて
いることがよい。接着剤層２２を形成した理由は、端子
部５を芯材２に対してしっかりと接着させるためであ
る。Next, an example of a method of manufacturing the ceramic heater 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG.
As shown in (1), a plastic film 21 having releasability is prepared, and an adhesive layer 22 is printed on the film 21 with a metal mask (not shown) arranged thereon. Note that this adhesive layer 22 is preferably basically made of an insulating ceramic material containing alumina as a main component. The reason for forming the adhesive layer 22 is to firmly adhere the terminal portion 5 to the core material 2.
【００３３】続く導体ペースト印刷工程においては、フ
ィルム２１上に図示しない別のスクリーンマスクを配置
した状態で、まず、Ｗを主成分とする前記第２の高融点
金属を含む第２の導体ペーストＰ２を印刷する。その結
果、所定パターンの副発熱部１２、リード部４及び端子
部５が形成される。このとき図４の左右方向に沿って印
刷が行われる。In the subsequent conductor paste printing step, first, with another screen mask (not shown) arranged on the film 21, the second conductor paste P2 containing W as the main component and containing the second refractory metal. Print. As a result, a sub-heating portion 12, a lead portion 4, and a terminal portion 5 having a predetermined pattern are formed. At this time, printing is performed along the left-right direction in FIG.
【００３４】次に、スクリーンマスクを取り替えた後、
ＷにＲｅを添加したものを主成分とする前記第１の高融
点金属を含む導体ペーストＰ１を印刷する。その結果、
主発熱部１１が形成される。なお、図４に示されるよう
に、ラップ部１３においては、第２の導体ペーストＰ２
上に第１の導体ペーストＰ１が覆い被さっている。Next, after replacing the screen mask,
The conductor paste P1 containing the first high-melting-point metal whose main component is W to which Re is added is printed. as a result,
The main heating part 11 is formed. In addition, as shown in FIG. 4, in the wrap portion 13, the second conductor paste P2
The first conductor paste P1 covers the upper surface.
【００３５】ここで、第２の導体ペーストＰ２として
は、Ｗの粒子８５重量％〜１００重量％と、アルミナ等
のセラミック成分の粒子０重量％〜１５重量％と、バイ
ンダ樹脂と、溶剤とを含んだもの使用されることがよ
い。Here, as the second conductor paste P2, 85% by weight to 100% by weight of W particles, 0% to 15% by weight of particles of a ceramic component such as alumina, a binder resin, and a solvent are used. It is better to use those that contain.
【００３６】第１の導体ペーストＰ１としては、Ｗの粒
子７５重量％〜９５重量％と、Ｒｅの粒子５重量％〜２
５重量％と、アルミナ等のセラミック成分の粒子０重量
％〜１５重量％と、バインダ樹脂と、溶剤とを含んだも
の使用されることがよい。Ｗに対するＲｅの添加量はを
上記のように設定した理由は、このような分量を設定す
ることにより前記ＰＴＣ値を実現することができるから
である。As the first conductor paste P1, 75 wt% to 95 wt% of W particles and 5 wt% to 2 wt% of Re particles are used.
It is preferable to use one containing 5% by weight, 0% to 15% by weight of particles of a ceramic component such as alumina, a binder resin, and a solvent. The reason why the amount of Re added to W is set as described above is that the PTC value can be realized by setting such an amount.
【００３７】続くグリーンシート形成工程では、スクリ
ーンマスクを取り替えた後、あらかじめ調製しておいた
絶縁層形成用のペーストＰ３を印刷し、導体ペースト印
刷層の大部分の領域を覆うグリーンシート層２４を形成
する（図５参照）。ただし、グリーンシート層２４の端
部には切欠部７が形成されていて、そこからは端子部５
の一部が露出している。なお、このペーストＰ３には、
アルミナ等の粉末とバインダ樹脂と溶剤とが含まれてい
る。In the following green sheet forming step, after replacing the screen mask, the previously prepared paste P3 for forming an insulating layer is printed, and the green sheet layer 24 covering most of the conductive paste printed layer is removed. (See FIG. 5). However, the notch 7 is formed at the end of the green sheet layer 24, and the terminal 5
Is partially exposed. In addition, this paste P3 includes
It contains a powder such as alumina, a binder resin and a solvent.
【００３８】次に、図６に示されるように、グリーンシ
ート層２４が下側になるように図５の積層体２５を反転
して、所定の台２６の上に載置する。その後、例えば台
２６に形成された貫通孔（図示せず）を介した空気の吸
引力等を利用して、積層体２５をその台２６に固定す
る。そして、このような固定状態でフィルム２１を剥離
する。図６（ｂ）では、フィルム２１を剥離した後の状
態が示されている。Next, as shown in FIG. 6, the laminate 25 of FIG. 5 is inverted so that the green sheet layer 24 is on the lower side, and is placed on a predetermined table 26. After that, the stacked body 25 is fixed to the base 26 by using, for example, an air suction force through a through hole (not shown) formed in the base 26. Then, the film 21 is peeled in such a fixed state. FIG. 6B shows a state after the film 21 is peeled off.
【００３９】続く巻付工程では、図７に示されるような
積層体２５の上に、後に芯材２となる円柱形状の生成形
体２７を載置し、この生成形体２７の外周面に沿って積
層体２５を巻き付ける。In the subsequent winding step, a cylindrical shaped body 27 which will later become the core material 2 is placed on the laminated body 25 as shown in FIG. The laminate 25 is wound.
【００４０】その後、前記巻付工程によって得られた棒
状体を所定の温度で脱脂し、生成形体２７、導体ペース
トＰ１，Ｐ２、グリーンシート層２４中の有機物を除去
する。そして、焼成を行ってアルミナ等や高融点金属等
を焼結させる。この後、焼結した前記棒状体の各端子部
５に対してリード線８をろう付けすれば、所望のセラミ
ックヒータ１が完成する。Thereafter, the rod-shaped body obtained in the winding step is degreased at a predetermined temperature to remove the organic matter in the formed body 27, the conductor pastes P1 and P2, and the green sheet layer 24. Then, sintering is performed to sinter alumina or the like or a high melting point metal. Thereafter, the lead wires 8 are brazed to the respective terminal portions 5 of the sintered rod-like body, whereby the desired ceramic heater 1 is completed.
【００４１】このように構成されたセラミックヒータ１
には、２本のリード線８を介して図示しないバッテリか
ら電流が供給される。すると、一方の端子部５→リード
部４→副発熱部１２→主発熱部１１→副発熱部１２→リ
ード部４→他方の端子部５という順序で流れるようにな
っている。The ceramic heater 1 configured as described above
, A current is supplied from a battery (not shown) via two lead wires 8. Then, it flows in the order of one terminal section 5 → lead section 4 → sub-heating section 12 → main heating section 11 → sub-heating section 12 → lead section 4 → other terminal section 5.
【００４２】[0042]
【実施例及び比較例】（実施例１）実施例１では、前記
長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３を、それぞれ１０ｍｍ、７ｍｍ、
３６ｍｍにそれぞれ設定した（図２，図３参照）。従っ
て、主発熱部１１の形成領域Ｒ１の面積、副発熱部１２
の形成領域Ｒ２の面積、及びリード部４の形成領域Ｒ３
の面積の比率は、１０：７：３６であった。EXAMPLES AND COMPARATIVE EXAMPLES (Example 1) In Example 1, the lengths L1, L2 and L3 were set to 10 mm, 7 mm, respectively.
Each was set to 36 mm (see FIGS. 2 and 3). Therefore, the area of the formation region R1 of the main heat generation portion 11 and the sub heat generation portion 12
Area of formation region R2, and formation region R3 of lead portion 4
Was 10: 7: 36.
【００４３】この実施例１のセラミックヒータ１におい
ては、常温状態から通電が開始された場合、常温での抵
抗値が大きい主発熱部１１がまず先に発熱を開始した。
即ち、主として主発熱部１１において電気エネルギーが
熱エネルギーに変換され、セラミックヒータ１の先端部
の温度が急激に上昇した。一方、常温での抵抗値の小さ
い副発熱部１２は、主発熱部１１ほど発熱しないことに
加え、主発熱部１１への通電もそれほど阻害しなかっ
た。なお、図９のグラフにおいて破線で示されるよう
に、通電開始から１０秒経過後にはセラミックヒータ１
の先端部の温度は約６００℃に達していた。In the ceramic heater 1 according to the first embodiment, when the energization is started from the normal temperature state, the main heat generating portion 11 having a large resistance value at the normal temperature starts generating heat first.
That is, electric energy was mainly converted into heat energy in the main heat generating portion 11, and the temperature of the tip portion of the ceramic heater 1 rapidly increased. On the other hand, the sub-heating portion 12 having a small resistance value at room temperature did not generate heat as much as the main heating portion 11 and did not hinder energization to the main heating portion 11 so much. As shown by the broken line in the graph of FIG.
Had reached a temperature of about 600 ° C.
【００４４】主発熱部１１の温度が６００℃を超えるよ
うになると、副発熱部１２が５００℃〜６００℃に加熱
される結果、急激に副発熱部１２の抵抗が増大するよう
になった。すると、副発熱部１２と直列に接続されてい
る主発熱部１１への通電量が減り、結果として主発熱部
１１の発熱が抑制されるようになった。即ち、前記グラ
フにおける破線の傾きは急激に小さくなり、約７０秒経
過すると温度が最高値である約９３０℃に到達してその
後は飽和した（図１０のグラフ参照）。言い換えると、
温度が一定値になるように自己制御されていた。また、
実施例１ではヒータ先端部から２４ｍｍの位置における
最高到達温度は約２７０℃であった。 （実施例２）実施例２では、前記長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３
を、それぞれ１０ｍｍ、１５ｍｍ、２８ｍｍにそれぞれ
設定した（図７(a)参照）。従って、主発熱部１１の形
成領域Ｒ１の面積、副発熱部１２の形成領域Ｒ２の面
積、及びリード部４の形成領域Ｒ３の面積の比率は、１
０：１５：２８であった。つまり、実施例２では、主発
熱部１１の形成領域Ｒ１の面積が副発熱部１２の形成領
域Ｒ２の面積よりも大きくなるように設定した。When the temperature of the main heating portion 11 exceeds 600 ° C., the sub-heating portion 12 is heated to 500 ° C. to 600 ° C., so that the resistance of the sub-heating portion 12 rapidly increases. Then, the amount of electricity to the main heat generating portion 11 connected in series with the sub heat generating portion 12 is reduced, and as a result, the heat generation of the main heat generating portion 11 is suppressed. That is, the slope of the broken line in the graph sharply decreased, and after about 70 seconds, the temperature reached the maximum value of about 930 ° C., and was saturated thereafter (see the graph of FIG. 10). In other words,
It was self-controlled so that the temperature was constant. Also,
In Example 1, the maximum temperature reached at a position 24 mm from the tip of the heater was about 270 ° C. (Embodiment 2) In Embodiment 2, the lengths L1, L2, L3
Was set to 10 mm, 15 mm, and 28 mm, respectively (see FIG. 7A). Accordingly, the ratio of the area of the formation region R1 of the main heating portion 11, the area of the formation region R2 of the sub-heating portion 12, and the area of the formation region R3 of the lead portion 4 is 1
0:15:28. That is, in the second embodiment, the area of the formation region R1 of the main heat generation portion 11 is set to be larger than the area of the formation region R2 of the sub heat generation portion 12.
【００４５】その結果、実施例２のセラミックヒータ１
においては、通電開始から約７０秒経過すると温度が最
高値である約９００℃に到達して、その後は飽和した
（図１０のグラフ参照）。また、実施例２ではヒータ先
端部から２４ｍｍの位置における最高到達温度は約３１
０℃であった。 （実施例３）実施例３では、前記長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３
を、それぞれ１０ｍｍ、２５ｍｍ、１８ｍｍにそれぞれ
設定した（図７(b)参照）。従って、主発熱部１１の形
成領域Ｒ１の面積、副発熱部１２の形成領域Ｒ２の面
積、及びリード部４の形成領域Ｒ３の面積の比率は、１
０：２５：１８であった。つまり、実施例３において
も、主発熱部１１の形成領域Ｒ１の面積が副発熱部１２
の形成領域Ｒ２の面積よりも大きくなるように設定し
た。As a result, the ceramic heater 1 of the second embodiment
In, the temperature reached the maximum value of about 900 ° C. about 70 seconds after the start of energization, and was saturated thereafter (see the graph of FIG. 10). In the second embodiment, the maximum temperature at a position 24 mm from the heater tip is about 31 mm.
It was 0 ° C. (Embodiment 3) In Embodiment 3, the lengths L1, L2, L3
Was set to 10 mm, 25 mm, and 18 mm, respectively (see FIG. 7B). Therefore, the ratio of the area of the formation region R1 of the main heating portion 11, the area of the formation region R2 of the sub-heating portion 12, and the area of the formation region R3 of the lead portion 4 is 1
0:25:18. That is, also in the third embodiment, the area of the formation region R1 of the main heat generating portion 11 is
Is set to be larger than the area of the formation region R2.
【００４６】その結果、実施例３のセラミックヒータ１
においては、通電開始から約７０秒経過すると温度が最
高値である約８７５℃に到達して、その後は飽和した
（図１０のグラフ参照）。また、実施例３ではヒータ先
端部から２４ｍｍの位置における最高到達温度は約３２
０℃であった。 （比較例１，２）ちなみに、図９のグラフにおいて実線
で示される１８Ｗヒータ（比較例１）では、通電開始か
ら約７０秒経過後に温度が最高値である８７５℃に到達
し、その後は飽和した。また、同グラフにおいて別の実
線で示される速熱ヒータ（２７Ｗヒータ、比較例２）で
は、通電開始から約４０秒経過後に温度が最高値である
約１２００℃に達し、その後は飽和した。As a result, the ceramic heater 1 of the third embodiment
In, the temperature reached the maximum value of about 875 ° C. about 70 seconds after the start of energization, and was saturated thereafter (see the graph of FIG. 10). In the third embodiment, the maximum temperature at a position 24 mm from the heater tip is about 32 mm.
It was 0 ° C. (Comparative Examples 1 and 2) By the way, in the 18W heater (Comparative Example 1) shown by a solid line in the graph of FIG. 9, the temperature reached the maximum value of 875 ° C. after about 70 seconds from the start of energization, and thereafter became saturated. did. In the fast heater (27 W heater, Comparative Example 2) indicated by another solid line in the same graph, the temperature reached the maximum value of about 1200 ° C. about 40 seconds after the start of energization, and was saturated thereafter.
【００４７】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 （１）本実施形態のセラミックヒータ１は、デューティ
制御を行う別の装置に頼らなくても、自ら温度を制御し
て一定値に維持することができる。ゆえに、迅速に温度
上昇して比較的低温で温度飽和することができるセラミ
ックヒータ１を実現することができる。Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained. (1) The ceramic heater 1 of this embodiment can control the temperature by itself and maintain a constant value without relying on another device for performing duty control. Therefore, it is possible to realize the ceramic heater 1 that can quickly rise in temperature and saturate at a relatively low temperature.
【００４８】（２）このセラミックヒータ１では、副発
熱部１２が主発熱部１１の両端に配置されている。この
ため、副発熱部１２を片方のみに配置した場合に比べ
て、安定した温度制御性を得ることができる。(2) In the ceramic heater 1, the sub-heating sections 12 are arranged at both ends of the main heating section 11. For this reason, stable temperature controllability can be obtained as compared with the case where the sub-heating portion 12 is arranged on only one side.
【００４９】（３）このセラミックヒータ１では、Ｗに
Ｒｅを添加することにより、見掛け上の温度係数がＷの
みのときよりも小さくなるようにしている。従って、主
発熱部１１を構成する第１の高融点金属の温度係数が副
発熱部１２を構成する第２の高融点金属のそれよりも小
さいという、所望の特性を比較的容易に実現することが
できる。(3) In this ceramic heater 1, by adding Re to W, the apparent temperature coefficient is made smaller than that when only W is used. Therefore, it is possible to relatively easily realize a desired characteristic that the temperature coefficient of the first refractory metal forming the main heating portion 11 is smaller than that of the second refractory metal forming the sub-heating portion 12. Can be.
【００５０】（４）このセラミックヒータ１では、Ｗを
用いて副発熱部１２、リード部４及び端子部５を形成
し、 ＷにＲｅを添加したものを用いて主発熱部１１を
形成している。言い換えると。導体層の大部分をＷを用
いて形成し、僅かな残りの部分をＷにＲｅを添加したも
のを用いて形成している。従って、Ｗに比べて高価なＲ
ｅのトータルでの使用量が少なくて済み、セラミックヒ
ータ１の低コスト化を図ることができる。(4) In the ceramic heater 1, the sub-heating portion 12, the lead portion 4 and the terminal portion 5 are formed by using W, and the main heating portion 11 is formed by using Re added to W. I have. In other words. Most of the conductor layer is formed using W, and a small remaining portion is formed using W in which Re is added. Therefore, R which is more expensive than W
The total amount of use of e is small, and the cost of the ceramic heater 1 can be reduced.
【００５１】（５）本実施形態のセラミックヒータ１で
は、飽和温度がせいぜい８７５℃〜９１０℃程度である
ことから、耐熱性のそれほど高くないアルミナ製の棒状
体をセラミック基材として用いることができる。従っ
て、芯材２及び絶縁層６の材料を耐熱性の高いセラミッ
クに変更するという対策を採る必要がなくなり、材料コ
ストの低減を図ることができる。(5) In the ceramic heater 1 of the present embodiment, since the saturation temperature is at most about 875 ° C. to 910 ° C., an alumina rod which is not so high in heat resistance can be used as the ceramic substrate. . Therefore, it is not necessary to take measures to change the materials of the core material 2 and the insulating layer 6 to ceramics having high heat resistance, and it is possible to reduce material costs.
【００５２】（６）本実施形態の副発熱部１２は、ヒー
タ周方向に沿ってクランク状に蛇行するように形成され
ており、副発熱部１２を構成する線分の大部分がヒータ
軸線方向に沿って延びている。従って、仮にヒータ軸線
方向に沿ってクランク状に蛇行するように副発熱部１２
を形成した場合に比べて版抜け性がよくなり、所望のパ
ターン形状を確実に印刷することができる。ゆえに、形
のよい副発熱部１２を得ることができる。(6) The sub-heating portion 12 of this embodiment is formed so as to meander in a crank shape along the circumferential direction of the heater, and most of the line segments constituting the sub-heating portion 12 are arranged in the heater axial direction. Extends along. Accordingly, the sub-heating portion 12 is formed so as to meander in a crank shape along the heater axis direction.
As compared with the case where the pattern is formed, the plate removal property is improved, and a desired pattern shape can be reliably printed. Therefore, the well-formed sub-heating portion 12 can be obtained.
【００５３】（７）この実施形態では、導体ペースト印
刷工程において、まず副発熱部１２、リード部４及び端
子部５を印刷形成した後、主発熱部１１を印刷形成して
いる。従って、これを逆にした場合に比べて、ラップ部
１３の位置合わせを容易に行うことができる。このた
め、ラップ部１３の位置ずれによる不具合の発生を未然
に防ぐことができ、ひいては比較的簡単にセラミックヒ
ータ１を製造することができる。また、本実施形態で
は、そもそもラップ部１３が２箇所と少ないので、位置
ずれが起こりにくくなっている。(7) In this embodiment, in the conductor paste printing step, first, the sub-heating portion 12, the lead portion 4, and the terminal portion 5 are formed by printing, and then the main heating portion 11 is formed by printing. Therefore, the positioning of the wrap portion 13 can be easily performed as compared with the case where this is reversed. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of a problem due to the misalignment of the wrap portion 13, so that the ceramic heater 1 can be relatively easily manufactured. Further, in the present embodiment, since the number of the wrap portions 13 is as small as two in the first place, the displacement is less likely to occur.
【００５４】（８）前記実施例２，３では、副発熱部１
２の形成領域Ｒ１を主発熱部１１の形成領域Ｒ１よりも
大面積となるように設定している。このため、実施例
２，３のセラミックヒータ１は、実施例１のものに比べ
て低温で温度飽和することができる。(8) In the second and third embodiments, the sub-heating portion 1
The second formation region R1 is set to have a larger area than the formation region R1 of the main heat generating portion 11. For this reason, the ceramic heaters 1 of Examples 2 and 3 can be temperature-saturated at a lower temperature than those of Example 1.
【００５５】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 副発熱部１２のパターン形状を、図１１（ａ）に示
される別例のように、つまりヒータ軸線方向に沿ってク
ランク状に蛇行するようにしてもよい。The embodiment of the present invention may be modified as follows. The pattern shape of the sub-heating portion 12 may be meandering in a crank shape like another example shown in FIG. 11A, that is, along the heater axis direction.
【００５６】・ 副発熱部１２の数は２つに限定される
ことはなく、１つまたは３つ以上であてもよい。図１１
（ｂ）には、主発熱部１１を６つ、副発熱部１２を７つ
備える別例が示されている。これらの主発熱部１１及び
副発熱部１２は、交互にかつ直列に接続されている。こ
のようにした場合、ラップ部１３が増えてしまう反面、
副発熱部１２の電位差が小さくなってマイグレーション
が起こりにくくなるという利点がある。The number of the sub-heating portions 12 is not limited to two, but may be one or three or more. FIG.
(B) shows another example in which six main heating parts 11 and seven sub-heating parts 12 are provided. These main heating parts 11 and sub-heating parts 12 are connected alternately and in series. In this case, the number of wrap portions 13 increases,
There is an advantage that the potential difference of the sub-heating portion 12 becomes small and migration hardly occurs.
【００５７】・ セラミック基材はアルミナ以外のもの
でもよく、具体的には、窒化珪素、ムライト等の絶縁性
セラミックを使用することができる。 ・ 第２の高融点金属を含む第２の導体ペーストＰ２
は、Ｗを主成分とするものでなくてもよく、それ以外の
金属を主成分とするものでもよい。また、第１の高融点
金属を含む第１の導体ペーストＰ１は、ＷにＲｅを添加
したものを主成分とするものに限らず、それ以外の金属
を主成分として含むものでもよい。The ceramic substrate may be other than alumina, and specifically, an insulating ceramic such as silicon nitride or mullite can be used. A second conductor paste P2 containing a second refractory metal;
May not be mainly composed of W, and may be mainly composed of other metals. Further, the first conductor paste P1 containing the first high melting point metal is not limited to the one containing Re added to W as a main component, and may contain another metal as a main component.
【００５８】・ 発熱抵抗体３、リード部４及び端子部
５は、実施形態のようなメタルマスクを用いた厚膜印刷
等によって形成されてもよいほか、めっき等のようなそ
の他の成膜方法を用いて形成されてもよい。The heating resistor 3, the lead portion 4, and the terminal portion 5 may be formed by thick film printing using a metal mask as in the embodiment, or other film forming methods such as plating. It may be formed by using.
【００５９】・ 芯材２は必ずしも断面円形状である必
要はなく、断面楕円形状や断面多角形状であっても構わ
ない。また、実施形態のような棒状の芯材２に代えて、
中心部に孔があいているもの（筒状と呼ばれるべきも
の）にしてもよい。The core material 2 does not necessarily have to be circular in cross section, but may be elliptical in cross section or polygonal in cross section. Further, instead of the rod-shaped core material 2 as in the embodiment,
It may be one having a hole in the center (what should be called a cylindrical shape).
【００６０】・ 本発明のセラミックヒータ１は実施形
態のような構造のみに限られず、例えばリード部４の基
端側とヒータ外周面に設けられた端子部５とをスルーホ
ールによって接続した構造を採用してもよい。The ceramic heater 1 of the present invention is not limited to the structure described in the embodiment, but has a structure in which the base end of the lead portion 4 and the terminal portion 5 provided on the outer peripheral surface of the heater are connected by through holes. May be adopted.
【００６１】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技
術的思想をその効果とともに以下に列挙する。 （１） 請求項１乃至７のいずれか１つにおいて、前記
副発熱部はヒータ周方向に沿ってクランク状に蛇行する
ように形成されていること。従って、この技術的思想１
に記載の発明によれば、版抜け性がよくなることよって
印刷性が向上する。Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the above-described embodiments will be listed below together with their effects. (1) In any one of claims 1 to 7, the sub-heating portion is formed so as to meander in a crank shape along the circumferential direction of the heater. Therefore, this technical idea 1
According to the invention described in (1), the printability is improved by improving the plate-out property.
【００６２】（２） 請求項４乃至７、技術的思想１の
いずれか１つに記載のセラミックヒータを製造する方法
であって、導体ペースト印刷工程において、まず前記副
発熱部及び前記リード部を印刷した後、前記主発熱部を
印刷すること。従って、この技術的思想２に記載の発明
によると、ラップ部の位置ずれによる不具合の発生を未
然に防ぐことができ、比較的簡単にセラミックヒータを
製造することができる。(2) A method for manufacturing a ceramic heater according to any one of claims 4 to 7, and the technical idea 1. In the conductor paste printing step, first, the sub-heating portion and the lead portion are formed. After printing, printing the main heating part. Therefore, according to the invention described in the technical idea 2, it is possible to prevent the occurrence of a problem due to the displacement of the lap portion, and to relatively easily manufacture the ceramic heater.
【００６３】[0063]
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜７に記
載の発明によれば、別の装置に頼ることなく自ら温度を
制御することができ、迅速に温度上昇して比較的低温で
温度飽和しうるセラミックヒータを提供することができ
る。As described above in detail, according to the first to seventh aspects of the present invention, the temperature can be controlled by itself without relying on another device, and the temperature can be raised quickly and the temperature can be relatively low. Can provide a ceramic heater that can be temperature saturated.
【００６４】請求項２に記載の発明によれば、安定した
温度制御性を得らることができる。請求項４，５に記載
の発明によれば、低コスト化を図ることができる。請求
項６，７に記載の発明によれば、より低温で温度飽和し
うるセラミックヒータを提供することができる。According to the second aspect of the present invention, stable temperature controllability can be obtained. According to the fourth and fifth aspects of the present invention, cost reduction can be achieved. According to the sixth and seventh aspects of the present invention, it is possible to provide a ceramic heater capable of performing temperature saturation at a lower temperature.
【図１】（ａ）は本発明を具体化した一実施形態のセラ
ミックヒータの斜視図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図。FIG. 1A is a perspective view of a ceramic heater according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA.
【図２】前記セラミックヒータ（実施例１のセラミック
ヒータ）の発熱抵抗体、リード部及び端子部を平面的に
示した展開図。FIG. 2 is an exploded view showing a heating resistor, a lead portion, and a terminal portion of the ceramic heater (the ceramic heater of the first embodiment) in a plan view.
【図３】前記セラミックヒータ（実施例１のセラミック
ヒータ）の絶縁層を展開して示した図。FIG. 3 is an expanded view of an insulating layer of the ceramic heater (the ceramic heater of Example 1).
【図４】（ａ）は前記セラミックヒータの製造工程を説
明するための概略断面図、（ｂ）は同じく概略平面図。FIG. 4A is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the ceramic heater, and FIG. 4B is a schematic plan view thereof.
【図５】（ａ）は前記セラミックヒータの製造工程を説
明するための概略断面図、（ｂ）は同じく概略平面図。FIG. 5A is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the ceramic heater, and FIG. 5B is a schematic plan view thereof.
【図６】（ａ）は前記セラミックヒータの製造工程を説
明するための概略断面図、（ｂ）は同じく概略平面図。FIG. 6A is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the ceramic heater, and FIG. 6B is a schematic plan view of the same.
【図７】（ａ）は前記セラミックヒータの製造工程を説
明するための概略断面図、（ｂ）は同じく概略平面図。FIG. 7A is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the ceramic heater, and FIG. 7B is a schematic plan view thereof.
【図８】（ａ）は実施例２のセラミックヒータの発熱抵
抗体、リード部及び端子部を平面的に示した展開図、
（ｂ）は実施例３のセラミックヒータの発熱抵抗体、リ
ード部及び端子部を平面的に示した展開図。FIG. 8A is a developed view showing a heating resistor, a lead portion, and a terminal portion of the ceramic heater according to the second embodiment in a plan view;
(B) is a development view showing a heating resistor, a lead portion, and a terminal portion of the ceramic heater of Example 3 in a plan view.
【図９】実施例及び比較例の温度上昇の様子を説明する
ためのグラフ。FIG. 9 is a graph for explaining how the temperature increases in Examples and Comparative Examples.
【図１０】実施例及び比較例の温度上昇の様子を説明す
るためのグラフ。FIG. 10 is a graph for explaining how the temperature increases in Examples and Comparative Examples.
【図１１】（ａ），（ｂ）は、別例のセラミックヒータ
の発熱抵抗体、リード部及び端子部を平面的に示した展
開図。FIGS. 11A and 11B are development views showing a heating resistor, a lead portion, and a terminal portion of another example of a ceramic heater in a plan view.
１…セラミックヒータ、２…セラミック基材を構成する
芯材、３…発熱抵抗体、６…セラミック基材を構成する
絶縁層、１１…主発熱部、１２…副発熱部、Ｒ１…主発
熱部の形成領域、Ｒ２…副発熱部の形成領域、Ｌ１…主
発熱部の形成領域の基材長手方向に沿った長さ、Ｌ２…
副発熱部の形成領域の基材長手方向に沿った長さ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic heater, 2 ... Core material which comprises a ceramic base, 3 ... Heating resistor, 6 ... Insulating layer which comprises a ceramic base, 11 ... Main heating part, 12 ... Sub-heating part, R1 ... Main heating part , R2... A sub-heating portion forming region, L1... Length of the main heating portion forming region along the base material longitudinal direction, L2.
The length along the longitudinal direction of the base material of the formation region of the sub-heating portion.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K092 PP15 PP16 PP20 QA01 QB02 QB21 QB24 QB45 QB48 QB69 QB76 QC16 QC27 QC38 QC42 QC49 QC52 RA04 RB05 RB22 RF02 RF11 RF17 RF22 TT37 VV08 VV16 VV21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3K092 PP15 PP16 PP20 QA01 QB02 QB21 QB24 QB45 QB48 QB69 QB76 QC16 QC27 QC38 QC42 QC49 QC52 RA04 RB05 RB22 RF02 RF11 RF17 RF22 TT37 VV08 VV16 VV21
Claims (7)
セラミックヒータにおいて、 前記発熱抵抗体は、第１の高融点金属からなる主発熱部
と、第２の高融点金属からなり前記主発熱部と直列に配
置された副発熱部とを備え、前記第１の高融点金属の常
温での抵抗値は前記第２の高融点金属のそれよりも大き
く、かつ前記第１の高融点金属の温度係数は前記第２の
高融点金属のそれよりも小さいことを特徴とするセラミ
ックヒータ。1. A ceramic heater in which a heating resistor is buried in a ceramic base, wherein the heating resistor comprises a main heating portion made of a first refractory metal and a second heating portion made of a second refractory metal. And a sub-heating portion disposed in series with the first refractory metal, wherein the resistance of the first refractory metal at room temperature is higher than that of the second refractory metal, and A ceramic heater having a temperature coefficient smaller than that of the second refractory metal.
されていることを特徴とする請求項１に記載のセラミッ
クヒータ。2. The ceramic heater according to claim 1, wherein said sub-heating portions are arranged at both ends of said main heating portion.
たものであり、前記第２の高融点金属はＷであることを
特徴とする請求項１または２に記載のセラミックヒー
タ。3. The ceramic heater according to claim 1, wherein said first refractory metal is W obtained by adding Re to W, and said second refractory metal is W.
記発熱抵抗体に電流を供給するためのリード部が埋設さ
れていることを特徴とする請求項３に記載のセラミック
ヒータ。4. The ceramic heater according to claim 3, wherein a lead portion made of W for supplying a current to said heating resistor is buried in said ceramic base material.
であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項
に記載のセラミックヒータ。5. The ceramic heater according to claim 1, wherein said ceramic base is a rod-shaped body made of alumina.
部の形成領域よりも大面積であることを特徴とする請求
項１乃至５のいずれか１項に記載のセラミックヒータ。6. The ceramic heater according to claim 1, wherein the area where the sub-heating section is formed has a larger area than the area where the main and sub-heating section is formed.
沿った長さは５ｍｍ〜１５ｍｍであり、前記副発熱部の
形成領域の基材長手方向に沿った長さは５ｍｍ〜４０ｍ
ｍであり、かつ、前記副発熱部の形成領域の面積は前記
主発熱部の形成領域の面積の１．１倍〜２．５倍である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載
のセラミックヒータ。7. The length of the formation region of the main heating portion along the longitudinal direction of the base material is 5 mm to 15 mm, and the length of the formation region of the sub-heating portion along the longitudinal direction of the base material is 5 mm to 40 m.
m, and the area of the formation region of the sub-heating portion is 1.1 to 2.5 times the area of the formation region of the main heating portion. Item 2. The ceramic heater according to item 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000351575A JP2002110319A (en) | 2000-07-26 | 2000-11-17 | Ceramic heater |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-225571 | 2000-07-26 | ||
| JP2000225571 | 2000-07-26 | ||
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|---|---|
| JP2002110319A true JP2002110319A (en) | 2002-04-12 |
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ID=26596717
Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002110319A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103476154A (en) * | 2013-09-30 | 2013-12-25 | 邵宏 | High-load heater and control method |
-
2000
- 2000-11-17 JP JP2000351575A patent/JP2002110319A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103476154A (en) * | 2013-09-30 | 2013-12-25 | 邵宏 | High-load heater and control method |
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