JP2019175605A - heater - Google Patents

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Abstract

To provide a heater with excellent durability.SOLUTION: A heater is formed into a rod-like body or a cylindrical body having a longitudinal direction. The heater comprises: a ceramic body 1 having a slit-like recess 10 extending from a front end to ae rear end on an outer peripheral surface; and a heating resistor 2 embedded inside the ceramic body 1. The heating resistor 2 has a heating region 20 which is repeatedly folded back between the front end and the rear end of the ceramic body 1, and meanders in a circumferential direction. The heating region 20 has: a first heating wire 21 which is a linear portion adjacent to the recess 10; and a plurality of second heating wires 22 which are linear portions not adjacent to the recess 10. When viewing the heating region 20 in an arbitrary cross section vertical to the longitudinal direction, a width α of the first heating wire 21 is narrower than a width β of the second heating wire 22, and a gap ω1 between the recess 10 and the first heating wire 21 is narrower than the width α of the first heating wire 21.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、例えば、流体加熱，粉体加熱，気体加熱，酸素センサ，半田ゴテ等に用いられるヒータに関するものである。   The present disclosure relates to a heater used in, for example, fluid heating, powder heating, gas heating, an oxygen sensor, a soldering iron, and the like.

ヒータとして、長手方向を有する棒状体または筒状体であって、外周面に先端から後端に向かって伸びているスリット状の凹部を有するセラミック体と、該セラミック体の内部に埋設された発熱抵抗体とを備えるものが知られている。このヒータは、例えば、セラミックシートに発熱抵抗体を直列回路で形成し、棒状または筒状のセラミック体に巻きつけ、一体焼結したものであり、発熱抵抗体がセラミック体の先端と後端との間で繰り返し折り返して周方向に沿って蛇行する発熱領域を有していて、巻きつけたセラミックシートの端と端との間に隙間（スリット）を有している。   As a heater, a rod-shaped body or cylindrical body having a longitudinal direction, a ceramic body having a slit-like recess extending from the front end toward the rear end on the outer peripheral surface, and heat generated embedded in the ceramic body What is provided with a resistor is known. This heater is formed by, for example, forming a heating resistor in a series circuit on a ceramic sheet, winding it around a rod-like or cylindrical ceramic body, and integrally sintering the heating resistor. It has a heat generating region that folds back and forth and meanders along the circumferential direction, and has a gap (slit) between the ends of the wound ceramic sheet.

特開２００４−３１９４５９号公報JP 2004-319459 A

ここで、スリットの部分には発熱抵抗体が設けられていないので、ヒータを周方向に見渡したときにスリットに近いほうよりもスリットから遠いほうが高温になる傾向がある。したがって、ヒータに繰り返し温度サイクルをかけると、温度差によって生じる熱応力により、セラミック体にクラックが入るおそれがあり、ヒータの耐久性が悪いという問題があった。   Here, since the heating resistor is not provided in the slit portion, when the heater is looked around in the circumferential direction, the temperature farther from the slit tends to be higher than that closer to the slit. Therefore, when the temperature cycle is repeatedly applied to the heater, there is a possibility that the ceramic body may crack due to the thermal stress caused by the temperature difference, and there is a problem that the durability of the heater is poor.

本開示は、上記事情に鑑みてなされたもので、セラミック体にクラックが入るのを抑制したヒータを提供することを目的とする。   The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a heater in which cracks are suppressed in a ceramic body.

本開示のヒータは、長手方向を有する棒状体または筒状体であって、外周面に先端から後端に向かって伸びているスリット状の凹部を有するセラミック体と、該セラミック体の内部に埋設された発熱抵抗体とを備えている。また、該発熱抵抗体は前記セラミック体の前記先端と前記後端との間で繰り返し折り返して周方向に沿って蛇行する発熱領域を有している。そして、該発熱領域は、前記凹部と隣り合う位置にある直線部分である第１発熱線と、前記凹部と隣り合う位置にない直線部分である複数の第２発熱線とを有している。さらに、前記発熱領域を前記長手方向に垂直な任意の断面で見たときに、前記第１発熱線の幅は前記第２発熱線の幅よりも狭く、さらに前記凹部と前記第１発熱線との間隔は前記第１発熱線の幅よりも狭い。   The heater of the present disclosure is a rod-like body or a cylindrical body having a longitudinal direction, and has a ceramic body having a slit-like recess extending from the front end toward the rear end on the outer peripheral surface, and embedded in the ceramic body Heat generating resistor. In addition, the heating resistor has a heat generating region that is repeatedly folded between the front end and the rear end of the ceramic body and meanders along the circumferential direction. The heat generation region includes a first heat generation line that is a straight line portion adjacent to the concave portion and a plurality of second heat generation lines that are straight line portions not adjacent to the concave portion. Further, when the heat generation region is viewed in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction, the width of the first heat generation line is narrower than the width of the second heat generation line, and the recess and the first heat generation line Is narrower than the width of the first heating line.

セラミック体にクラックが入るのを抑制し、ヒータの耐久性を向上させることができる。   It is possible to suppress cracks in the ceramic body and improve the durability of the heater.

ヒータの実施形態の一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of embodiment of a heater. 図１に示すヒータの一部を透過した概略斜視図である。It is the schematic perspective view which permeate | transmitted a part of heater shown in FIG. 図１に示すヒータをIII−III線で切断した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which cut | disconnected the heater shown in FIG. 1 by the III-III line. ヒータの発熱抵抗体のパターンの一例を示す展開図である。It is an expanded view which shows an example of the pattern of the heating resistor of a heater. ヒータの発熱抵抗体のパターンの他の例を示す展開図である。It is an expanded view which shows the other example of the pattern of the heating resistor of a heater. ヒータの発熱抵抗体のパターンの他の例を示す展開図である。It is an expanded view which shows the other example of the pattern of the heating resistor of a heater. ヒータの発熱抵抗体のパターンの他の例を示す展開図である。It is an expanded view which shows the other example of the pattern of the heating resistor of a heater. ヒータの発熱抵抗体のパターンの他の例を示す展開図である。It is an expanded view which shows the other example of the pattern of the heating resistor of a heater.

ヒータの実施形態について図面を参照して説明する。   An embodiment of a heater will be described with reference to the drawings.

図１〜図３に示す本開示のヒータは、長手方向を有する棒状体または筒状体であって、外周面に先端から後端に向かって伸びているスリット状の凹部１０を有するセラミック体１と、セラミック体１の内部に埋設された発熱抵抗体２とを備えている。   The heater of the present disclosure shown in FIGS. 1 to 3 is a ceramic body 1 that is a rod-like body or a cylindrical body having a longitudinal direction, and has a slit-like recess 10 extending from the front end to the rear end on the outer peripheral surface. And a heating resistor 2 embedded in the ceramic body 1.

セラミック体１は、長手方向を有する棒状体または筒状体である。セラミック体１が棒状体の場合、具体的には円柱状または角柱状等が挙げられる。なお、ここでいう棒状体とは、例えば特定の方向に長く伸びた板状体も含んでいる。また、セラミック体１が筒状体の場合、具体的には円筒状または角筒状が挙げられる。本例のヒータにおいては、セラミック体１は円筒状である。セラミック体１の長さは、例えば２０ｍｍ〜１５０ｍｍに設定される。セラミック体１が円筒状の場合の横断面の外径または円形状の場合の横断面の直径は、例えば２．５ｍｍ〜５０ｍｍに設定される。   The ceramic body 1 is a rod-shaped body or a cylindrical body having a longitudinal direction. When the ceramic body 1 is a rod-shaped body, specifically, a columnar shape or a prismatic shape is exemplified. In addition, the rod-like body here includes, for example, a plate-like body extending long in a specific direction. Moreover, when the ceramic body 1 is a cylindrical body, specifically, a cylindrical shape or a rectangular tube shape is mentioned. In the heater of this example, the ceramic body 1 is cylindrical. The length of the ceramic body 1 is set to 20 mm to 150 mm, for example. The outer diameter of the cross section when the ceramic body 1 is cylindrical or the diameter of the cross section when the ceramic body 1 is circular is set to, for example, 2.5 mm to 50 mm.

セラミック体１が筒状体（円筒状体）である場合には、ヒータはセラミック体１の内周面および／または外周面に被加熱物を接触させて加熱するように用いられる。また、図示しないが、セラミック体１が棒状体の場合は、ヒータはセラミック体１の外周面に被加熱物を接触させて加熱するように用いられる。   In the case where the ceramic body 1 is a cylindrical body (cylindrical body), the heater is used so as to heat an object to be heated in contact with the inner peripheral surface and / or the outer peripheral surface of the ceramic body 1. Although not shown, when the ceramic body 1 is a rod-shaped body, the heater is used to heat an object to be heated in contact with the outer peripheral surface of the ceramic body 1.

セラミック体１は、絶縁性のセラミック材料から成る。絶縁性のセラミック材料としては、例えばアルミナ、窒化珪素または窒化アルミニウムが挙げられる。耐酸化性があって製造しやすいという点ではアルミナ、高強度，高靱性，高絶縁性および耐熱性に優れるという点では窒化珪素、熱伝導率に優れるという点では窒化アルミニウムを用いることができる。なお、セラミック体１には発熱抵抗体２に含まれる金属元素の化合物が含まれていてもよく、例えば発熱抵抗体２にタングステンまたはモリブデンが含まれている場合は、セラミック体１にＷＳｉ２またはＭｏＳｉ２が含まれていてもよい。 The ceramic body 1 is made of an insulating ceramic material. Examples of the insulating ceramic material include alumina, silicon nitride, and aluminum nitride. Alumina can be used in terms of oxidation resistance and easy manufacturing, silicon nitride in terms of excellent strength, toughness, high insulation and heat resistance, and aluminum nitride in terms of excellent thermal conductivity. The ceramic body 1 may contain a compound of a metal element contained in the heating resistor 2. For example, when the heating resistor 2 contains tungsten or molybdenum, the ceramic body 1 contains WSi 2 or MoSi 2 may be included.

セラミック体１は、例えば、棒状または筒状の芯材１１と、芯材１１の側面を覆うように設けられた表層部１２とを有している。   The ceramic body 1 has, for example, a rod-shaped or cylindrical core material 11 and a surface layer portion 12 provided so as to cover the side surface of the core material 11.

セラミック体１は、外周面に先端から後端に向かって伸びているスリット状の凹部１０を有している。このとき、凹部１０の深さ（表層部１２の厚み）は例えば０．１ｍｍ〜１．５ｍｍとされる。また、凹部１０の開口幅は例えば０．３ｍｍ〜２ｍｍとされる。なお、開口幅とは、セラミック体１が断面円筒状または断面円形状の場合、セラミック体１の横断面における外径に沿った曲線の長さのことを意味する。   The ceramic body 1 has a slit-like recess 10 extending from the front end toward the rear end on the outer peripheral surface. At this time, the depth of the concave portion 10 (the thickness of the surface layer portion 12) is, for example, 0.1 mm to 1.5 mm. Moreover, the opening width of the recessed part 10 shall be 0.3 mm-2 mm, for example. The opening width means the length of a curve along the outer diameter in the cross section of the ceramic body 1 when the ceramic body 1 has a cylindrical cross section or a circular cross section.

スリット状の凹部１０は、通常、芯材１１を取り囲む表層部１２の一部がない部分が設けられ、芯材１１の表面が露出するような溝状の部分ができてなるものである。   The slit-like concave portion 10 is usually formed with a groove-like portion where a portion of the surface layer portion 12 surrounding the core material 11 is not provided and the surface of the core material 11 is exposed.

発熱抵抗体２は、セラミック体１の内部に埋設されている。発熱抵抗体２は、電流が流れることによって発熱してセラミック体１を加熱するものであって、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、レニウム（Ｒｅ）等の高融点の金属を主成分とした導電体からなる。   The heating resistor 2 is embedded in the ceramic body 1. The heating resistor 2 generates heat when current flows and heats the ceramic body 1. The heating resistor 2 is mainly composed of a high melting point metal such as tungsten (W), molybdenum (Mo), rhenium (Re), or the like. Made of a conductive material.

また、発熱抵抗体２はセラミック体１の先端と後端との間で繰り返し折り返して周方向に沿って蛇行する発熱領域２０を有している。発熱抵抗体２の寸法は、例えば、幅を０．３ｍｍ〜２ｍｍ、厚みを０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍとされ、全ての発熱抵抗体２の長さを合わせた全長が５００ｍｍ〜５０００ｍｍと設定することができる。これらの寸法は、発熱領域２０の発熱温度および発熱抵抗体２に加える電圧等によって適宜設定される。   Further, the heating resistor 2 has a heating region 20 that is repeatedly folded between the front end and the rear end of the ceramic body 1 and meanders along the circumferential direction. The dimensions of the heating resistor 2 are, for example, 0.3 mm to 2 mm in width and 0.01 mm to 0.1 mm in thickness, and the total length of all the heating resistors 2 is set to 500 mm to 5000 mm. be able to. These dimensions are appropriately set according to the heat generation temperature of the heat generating region 20 and the voltage applied to the heat generating resistor 2.

また、発熱抵抗体２は、セラミック体１の先端と後端との間で繰り返し折り返して周方向に沿って蛇行する発熱領域２０を有している。発熱領域２０は、凹部１０と隣り合う位置にある直線部分である第１発熱線２１と、凹部１０と隣り合う位置にない直線部分である複数の第２発熱線２２とを有している。セラミック体が芯材１１と表層部１２とからなる構成の場合、発熱抵抗体２は例えば芯材１１と表層部１２との間に配置される。したがって、凹部１０には、発熱抵抗体２（第１発熱線２１と第２発熱線２２とを有する発熱領域２０）は配置されていない。   Further, the heating resistor 2 has a heating region 20 that is repeatedly folded between the front end and the rear end of the ceramic body 1 and meanders along the circumferential direction. The heat generation region 20 includes a first heat generation line 21 that is a straight line portion that is adjacent to the recess 10 and a plurality of second heat generation lines 22 that are straight line portions that are not adjacent to the recess 10. When the ceramic body is composed of the core material 11 and the surface layer portion 12, the heating resistor 2 is disposed between the core material 11 and the surface layer portion 12, for example. Therefore, the heat generating resistor 2 (the heat generating region 20 having the first heat generating line 21 and the second heat generating line 22) is not disposed in the recess 10.

発熱抵抗体２は、発熱領域２０の後端側においては例えば一対の直線状部および引回し部を有していて、それぞれの引回し部の後端部において後述する引出部と電気的に接続されている。発熱抵抗体２の横断面の形状は、円、楕円、矩形などいずれの形状でもよい。発熱抵抗体２は、繰り返して折り返す発熱領域２０が先端側だけにあるパターンではなく、先端側と後端側との間を繰り返して往復するパターンであってもよい。   The heating resistor 2 has, for example, a pair of linear portions and a lead portion on the rear end side of the heat generating region 20, and is electrically connected to a later-described lead portion at the rear end portion of each lead portion. Has been. The shape of the cross section of the heating resistor 2 may be any shape such as a circle, an ellipse, or a rectangle. The heating resistor 2 may be a pattern that repeatedly reciprocates between the front end side and the rear end side, instead of the pattern in which the heat generating region 20 that is repeatedly folded back is only on the front end side.

なお、発熱領域２０とは発熱抵抗体２の中でもセラミック体１の加熱に特に寄与する領域のことを意味し、発熱領域２０以外の領域が発熱しないことを意味するものではない。   The heat generating region 20 means a region that contributes particularly to the heating of the ceramic body 1 in the heating resistor 2, and does not mean that regions other than the heat generating region 20 do not generate heat.

発熱抵抗体２は、先端側の発熱領域２０と後端側の一対の直線状部および引回し部とが同様の材料を用いて形成されてもよい。また、不要な発熱を抑えるために、直線状部および引回し部の断面積を折返し部の断面積よりも大きくしたり、直線状部および引回し部に含まれるセラミック体１の材料の含有量を少なくしたりすることによって、発熱領域２０よりも直線状部および引回し部の単位長さ当たりの抵抗値を小さくしてもよい。なお、このような構成になっているかどうかは、例えば、発熱領域２０のうちの先端部（セラミック体１の先端に近接する部位）と、直線状部および引回し部とを切り出し、それぞれの抵抗値を測定することで判別できる。   The heat generating resistor 2 may be formed using the same material for the heat generating region 20 on the front end side and the pair of linear portions and the lead portion on the rear end side. In order to suppress unnecessary heat generation, the cross-sectional area of the linear portion and the lead portion is made larger than the cross-sectional area of the folded portion, or the content of the material of the ceramic body 1 contained in the straight portion and the lead portion. The resistance value per unit length of the linear portion and the lead portion may be made smaller than that of the heat generating region 20 by reducing the number of the heat generating regions 20. In addition, whether it is such a structure cuts out the front-end | tip part (site | part close | similar to the front-end | tip of the ceramic body 1) of the heat_generation | fever area | region 20, a linear part, and a routing part, for example. It can be determined by measuring the value.

そして、図４に示すように、発熱領域２０を長手方向に垂直な任意の断面で見たときに、第１発熱線２１の幅αは第２発熱線２２の幅βよりも狭く、さらに凹部１０と第１発熱線２１との間隔ω１は第１発熱線２１の幅αよりも狭い。   As shown in FIG. 4, when the heat generation region 20 is viewed in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction, the width α of the first heat generation line 21 is narrower than the width β of the second heat generation line 22, and is further recessed. 10 and the first heating line 21 are narrower than the width α of the first heating line 21.

このとき、第２発熱線２２の幅βが例えば５００〜８００μｍである場合に、第１発熱線２１の幅αを第２発熱線２２の幅βの例えば０．５〜０．９５倍に設定することができる。   At this time, when the width β of the second heating line 22 is, for example, 500 to 800 μm, the width α of the first heating line 21 is set to, for example, 0.5 to 0.95 times the width β of the second heating line 22. can do.

また、第１発熱線２１の幅αが例えば３００〜６００μｍである場合に、スリット状の凹部１０と第１発熱線２１との間隔ω１を第１発熱線２１の幅αの例えば０．５〜０．９倍に設定することができる。   In addition, when the width α of the first heating line 21 is, for example, 300 to 600 μm, the interval ω1 between the slit-like recess 10 and the first heating line 21 is set to, for example, 0.5 to the width α of the first heating line 21. It can be set to 0.9 times.

（第２発熱線２２の幅β）＞（第１発熱線２１の幅α）とすることで、第１発熱線２１の抵抗値を大きくして、第１発熱線２１の付近の温度を上げることができる。また、（第１発熱線２１の幅α）＞（凹部１０と第１発熱線２１との間隔ω１）とすることで、発熱領域２０が設けられておらず温度の低くなりやすい部分の面積を小さくすることができる。したがって、温度差によって生じる熱応力でセラミック体１にクラックが入るのを抑制
し、ヒータの耐久性を向上させることができる。 By setting (the width β of the second heating line 22)> (the width α of the first heating line 21), the resistance value of the first heating line 21 is increased and the temperature near the first heating line 21 is increased. be able to. Further, by setting (width α of the first heating wire 21)> (interval ω1 between the recess 10 and the first heating wire 21), the area of the portion where the heating region 20 is not provided and the temperature is likely to be lowered is set. Can be small. Therefore, the ceramic body 1 can be prevented from cracking due to thermal stress caused by the temperature difference, and the durability of the heater can be improved.

ここで、図５に示すように、発熱領域２０を長手方向に垂直な任意の断面で見たときに、凹部１０と第１発熱線２１との間隔ω１は、隣り合う第１発熱線２１と第２発熱線２２との間隔ω２および隣り合う第２発熱線２２と第２発熱線２２との間隔ω３よりも狭くてもよい。この構成によれば、発熱領域２０を周方向に沿って見たときに温度分布がより均熱化され、温度差によって生じる熱応力をより小さくすることができる。   Here, as shown in FIG. 5, when the heat generation region 20 is viewed in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction, the interval ω <b> 1 between the recess 10 and the first heat generation line 21 is the same as the adjacent first heat generation line 21. The distance ω <b> 2 between the second heat generation line 22 and the distance ω <b> 3 between the adjacent second heat generation line 22 and the second heat generation line 22 may be narrower. According to this configuration, when the heat generating region 20 is viewed along the circumferential direction, the temperature distribution is more uniform, and the thermal stress caused by the temperature difference can be further reduced.

また、図６に示すように、発熱領域２０を長手方向に垂直な任意の断面で見たときに、複数の第２発熱線２２の幅βは凹部１０から離れるにつれて広くなっていてもよい。なお、凹部１０に最も近い位置にある第２発熱線２２０の幅βminに対し、凹部１０から最も
離れた位置にある第２発熱線２２１の幅βmaxは、例えば１．１〜２．０倍にすることが
できる。そして、第２発熱線２２０と第２発熱線２２１との間にある第２発熱線２２の幅は、これらの幅の最小値（βmin）から最大値（βmax）までの間で徐々に広くなるようにされる。この構成によれば、温度が高くなりやすい凹部１０から最も離れた位置にある第２発熱線２２１に向かって徐々に抵抗値が下がり、温度が低下する。したがって、発熱領域２０を周方向に沿って見たときに温度分布が均熱化され、温度差によって生じる熱応力を小さくすることができる。 As shown in FIG. 6, when the heat generating region 20 is viewed in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction, the width β of the plurality of second heat generating lines 22 may increase as the distance from the recess 10 increases. The width βmax of the second heating wire 221 located farthest from the recess 10 is, for example, 1.1 to 2.0 times the width βmin of the second heating wire 220 located closest to the recess 10. can do. The width of the second heat generation line 22 between the second heat generation line 220 and the second heat generation line 221 gradually increases between the minimum value (βmin) and the maximum value (βmax) of these widths. To be done. According to this configuration, the resistance value gradually decreases toward the second heating wire 221 located farthest from the concave portion 10 where the temperature tends to increase, and the temperature decreases. Therefore, when the heat generating region 20 is viewed along the circumferential direction, the temperature distribution is soaked, and the thermal stress caused by the temperature difference can be reduced.

また、図７に示すように、第１発熱線２１の幅αおよびそれぞれの第２発熱線２２の幅βは、長手方向の中央よりも先端のほうが狭くなっていてもよい。長手方向の先端の幅α１、β１を長手方向の中央の幅α２、β２の例えば０．５〜０．９倍に設定することができる。この構成によれば、セラミック体１の先端側へと熱引きしやすい第１発熱線２１および第２発熱線２２の長手方向先端の抵抗値が長手方向中央の抵抗値よりも大きくなり、温度が上昇する。したがって、発熱領域２０を長手方向に沿って見たときに温度分布がより均熱化され、温度差によって生じる熱応力を小さくすることができる。   As shown in FIG. 7, the width α of the first heating line 21 and the width β of each second heating line 22 may be narrower at the tip than at the center in the longitudinal direction. The widths α1 and β1 at the front ends in the longitudinal direction can be set to, for example, 0.5 to 0.9 times the center widths α2 and β2 in the longitudinal direction. According to this configuration, the resistance value at the longitudinal tips of the first heating wire 21 and the second heating wire 22 that easily heats to the tip side of the ceramic body 1 becomes larger than the resistance value at the center in the longitudinal direction, and the temperature is increased. To rise. Therefore, when the heat generating region 20 is viewed along the longitudinal direction, the temperature distribution is more uniform, and the thermal stress caused by the temperature difference can be reduced.

また、図８に示すように、第１発熱線２１の幅αおよびそれぞれの第２発熱線２２の幅βは、長手方向の中央よりも後端のほうが狭くなっていてもよい。長手方向の後端の幅α３、β３を長手方向の中央の幅α２、β２の例えば０．５〜０．９５倍に設定することができる。この構成によれば、セラミック体１の後端側へと熱引きしやすい第１発熱線２１および第２発熱線２２の長手方向後端の抵抗値が長手方向中央の抵抗値よりも大きくなり、温度が上昇する。したがって、発熱領域２０を長手方向に沿って見たときに温度分布がより均熱化され、温度差によって生じる熱応力を小さくすることができる。   As shown in FIG. 8, the width α of the first heating line 21 and the width β of each second heating line 22 may be narrower at the rear end than at the center in the longitudinal direction. The widths α3 and β3 at the rear end in the longitudinal direction can be set to, for example, 0.5 to 0.95 times the center widths α2 and β2 in the longitudinal direction. According to this configuration, the resistance value at the rear end in the longitudinal direction of the first heating wire 21 and the second heating wire 22 that easily heats to the rear end side of the ceramic body 1 becomes larger than the resistance value at the center in the longitudinal direction, The temperature rises. Therefore, when the heat generating region 20 is viewed along the longitudinal direction, the temperature distribution is more uniform, and the thermal stress caused by the temperature difference can be reduced.

なお、セラミック体１の内部には引出部３が埋設されている。引出部３は、一端が発熱抵抗体２の後端部と電気的に接続されているとともに他端がセラミック体１の側面に引き出されている。引出部３は、発熱抵抗体２と同様の材料からなるものでもよく、発熱抵抗体２よりも抵抗値の低い材料からなるものでもよい。   In addition, a drawer portion 3 is embedded in the ceramic body 1. One end of the drawing portion 3 is electrically connected to the rear end portion of the heating resistor 2 and the other end is drawn to the side surface of the ceramic body 1. The lead-out portion 3 may be made of the same material as that of the heating resistor 2 or may be made of a material having a lower resistance value than that of the heating resistor 2.

また、セラミック体１の側面には、必要により電極パッド４が設けられて、セラミック体１の内部に埋設された引出部３と電気的に接続されていてもよい。そして、電極パッド４にリード端子（図示せず）が接合されて、外部回路（外部電源）と電気的に接続される。この電極パッド４は、例えばモリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）からなり、例えば５０〜３００μｍの厚みとされたものである。また、電極パッド４の長さは例えば９ｍｍ、幅は例えば５ｍｍに設定することができる。引出部３が引き出された部位が２箇所ある場合は、それぞれの部位において電極パッド４が設けられている。電極パッド４は、例えばモリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）からなる導体層のみからなるものでもよく、当該導体層の表面に例えばＮｉ−ＢまたはＡｕからなるメッキ層が設けられたものでもよい。   Moreover, the electrode pad 4 may be provided on the side surface of the ceramic body 1 as necessary, and may be electrically connected to the lead-out portion 3 embedded in the ceramic body 1. A lead terminal (not shown) is joined to the electrode pad 4 and is electrically connected to an external circuit (external power source). The electrode pad 4 is made of, for example, molybdenum (Mo) or tungsten (W), and has a thickness of, for example, 50 to 300 μm. The length of the electrode pad 4 can be set to 9 mm, for example, and the width can be set to 5 mm, for example. When there are two portions from which the extraction portion 3 is drawn, the electrode pad 4 is provided at each portion. The electrode pad 4 may be composed only of a conductor layer made of, for example, molybdenum (Mo) or tungsten (W), or may be one in which a plating layer made of, for example, Ni—B or Au is provided on the surface of the conductor layer.

次に、本実施形態のヒータの製造方法の一例について説明する。なお、本例ではセラミック体１がアルミナ質セラミックスからなる場合について説明する。   Next, an example of the manufacturing method of the heater of this embodiment is demonstrated. In this example, the case where the ceramic body 1 is made of an alumina ceramic will be described.

まず、セラミック体を作製するため、Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、ＳｉＯ２，ＣａＯ，ＭｇＯ，ＺｒＯ２等の焼結助剤を合計で１０質量％以内になるように調整したセラミックスラリーをシート状に成形して、セラミック体１の表層部１２となるアルミナ質セラミックグリーンシートを作製する。 First, in order to produce a ceramic body, a sheet of ceramic slurry prepared by using Al 2 O 3 as a main component and adjusting sintering aids such as SiO 2 , CaO, MgO, and ZrO 2 to be within 10 mass% in total The alumina ceramic green sheet used as the surface layer part 12 of the ceramic body 1 is produced.

そして、このアルミナ質セラミックグリーンシートの表面に、発熱抵抗体２となる所定のパターンを形成する。発熱抵抗体２のパターン形成方法としてはスクリーン印刷法、転写法、埋設法、その他の方法として金属泊をエッチング法などにより形成する方法や、ニクロム線をコイル状に形成し埋設する方法などがあるが、スクリーン印刷法で形成することが品質面での安定性や製造コストが抑えられる点で用いられやすい。   A predetermined pattern to be the heating resistor 2 is formed on the surface of the alumina ceramic green sheet. As a pattern forming method of the heating resistor 2, there are a screen printing method, a transfer method, an embedding method, a method of forming a metal stay by an etching method, and a method of embedding a nichrome wire in a coil shape. However, it is easy to use the screen printing method in terms of quality stability and manufacturing cost.

ここで、第１発熱線２１の幅α、第２発熱線２２の幅β、凹部１０と第１発熱線２１との間隔ω１などを所望の値にするには、スクリーン印刷の製版を発熱抵抗体のパターンに合わせて調整すればよい。具体的には、第１発熱線２１の幅αを第２発熱線２２の幅βよりも小さくする。また、印刷したセラミックグリーンシートを切断する際に、第１発熱線２１の幅αよりも第１発熱線２１とセラミックグリーンシートの端部との間隔を小さくするように切断すればよい。   Here, in order to set the width α of the first heating line 21, the width β of the second heating line 22, the interval ω 1 between the recess 10 and the first heating line 21, and the like to a desired value, the screen printing plate making is used as the heating resistance. Just adjust to your body pattern. Specifically, the width α of the first heating wire 21 is made smaller than the width β of the second heating wire 22. Further, when the printed ceramic green sheet is cut, it may be cut so that the distance between the first heating wire 21 and the end portion of the ceramic green sheet is smaller than the width α of the first heating wire 21.

アルミナ質セラミックグリーンシートの発熱抵抗体２を形成する面とは反対側の面に、電極パッド４を発熱抵抗体３の形成と同様に所定のパターン形状で形成する。   On the surface of the alumina ceramic green sheet opposite to the surface on which the heat generating resistor 2 is formed, the electrode pad 4 is formed in a predetermined pattern shape in the same manner as the heat generating resistor 3 is formed.

また、アルミナ質セラミックグリーンシートには、発熱抵抗体２と電極パッド４とを電気的に接続する引出部３を形成ために、孔加工およびスルーホール導体を形成するための導体ペーストの充填がなされる。   Further, the alumina ceramic green sheet is filled with a conductor paste for forming holes and forming through-hole conductors in order to form a lead portion 3 for electrically connecting the heating resistor 2 and the electrode pad 4. The

発熱抵抗体２、電極パッド４および引出部３（スルーホール導体）は、例えばタングステン、モリブデン、レニウムなどの高融点金属を主成分とする導電性ペーストを用いることができる。   For the heating resistor 2, the electrode pad 4, and the lead portion 3 (through-hole conductor), for example, a conductive paste whose main component is a refractory metal such as tungsten, molybdenum, or rhenium can be used.

一方、押し出し成型にて、芯材１１となる円柱状または円筒状のアルミナ質セラミック成型体を成型する。   On the other hand, a columnar or cylindrical alumina ceramic molded body to be the core material 11 is molded by extrusion molding.

そして、この芯材１１（アルミナ質セラミック成型体）に同一の組成のアルミナ質セラミックスを分散させた密着液を塗布し、前述の表層部１２となるアルミナ質セラミックグリーンシートを巻きつけて密着させることで、セラミック体１となるアルミナ質一体成型体を得ることができる。   Then, an adhesive liquid in which alumina ceramics having the same composition is dispersed is applied to the core material 11 (alumina ceramic molded body), and the alumina ceramic green sheet serving as the surface layer portion 12 is wound and adhered. Thus, an alumina integral molded body that becomes the ceramic body 1 can be obtained.

なお、セラミック体１の側面に長手方向に延びるスリット状の凹部１０を設けるには、芯材１１に巻き付けたアルミナ質セラミックグリーンシートの端と端との間に隙間を設けるようにすればよい。   In order to provide the slit-shaped recess 10 extending in the longitudinal direction on the side surface of the ceramic body 1, a gap may be provided between the ends of the alumina ceramic green sheet wound around the core material 11.

こうして得られたアルミナ質一体成型体を１５００〜１６００℃の非酸化性ガス雰囲気（フォーミングガス）中で焼成することで、アルミナ質一体焼結体を作製することができる。   By firing the thus-obtained alumina integrated molded body in a non-oxidizing gas atmosphere (forming gas) at 1500 to 1600 ° C., an alumina integrated sintered body can be produced.

次に、セラミック体１の側面に形成された電極パッド４上にメッキを施す。メッキは、
ニッケルメッキ、金メッキ、錫メッキなどが汎用的である。メッキの施術方法は無電解メッキや電解メッキ、バレルメッキなどの施術方法を目的に応じて選択すると良い。 Next, the electrode pad 4 formed on the side surface of the ceramic body 1 is plated. Plating
Nickel plating, gold plating, tin plating, etc. are widely used. The plating method may be selected from electroless plating, electrolytic plating, barrel plating and the like according to the purpose.

なお、電極パッド４には、給電部としてリード部材をはんだ付けするなどの方法で接合する。   The electrode pad 4 is joined by a method such as soldering a lead member as a power feeding portion.

以上の方法により本実施形態のヒータが得られる。   The heater of this embodiment is obtained by the above method.

１：セラミック体
１０：凹部
１１：芯材
１２：表層部
２：発熱抵抗体
２０：発熱領域
２１：第１発熱線
２２：第２発熱線
３：引出部
４：電極パッド 1: Ceramic body 10: Concave portion 11: Core material 12: Surface layer portion 2: Heat generating resistor 20: Heat generating region 21: First heat generating wire 22: Second heat generating wire 3: Leading portion 4: Electrode pad

Claims (5)

長手方向を有する棒状体または筒状体であって、外周面に先端から後端に向かって伸びているスリット状の凹部を有するセラミック体と、
該セラミック体の内部に埋設された発熱抵抗体とを備え、
該発熱抵抗体は前記セラミック体の前記先端と前記後端との間で繰り返し折り返して周方向に沿って蛇行する発熱領域を有し、該発熱領域は、前記凹部と隣り合う位置にある直線部分である第１発熱線と、前記凹部と隣り合う位置にない直線部分である複数の第２発熱線とを有していて、
前記発熱領域を前記長手方向に垂直な任意の断面で見たときに、前記第１発熱線の幅は前記第２発熱線の幅よりも狭く、さらに前記凹部と前記第１発熱線との間隔は前記第１発熱線の幅よりも狭いことを特徴とするヒータ。 A ceramic body having a slit-like concave portion extending from the front end to the rear end on the outer peripheral surface, which is a rod-like body or a cylindrical body having a longitudinal direction;
A heating resistor embedded in the ceramic body;
The heat generating resistor has a heat generating region that is repeatedly folded between the front end and the rear end of the ceramic body and meanders along the circumferential direction, and the heat generating region is a linear portion that is located adjacent to the recess. And a plurality of second heating lines that are straight portions that are not adjacent to the recesses,
When the heat generation region is viewed in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction, the width of the first heat generation line is narrower than the width of the second heat generation line, and the gap between the recess and the first heat generation line. Is narrower than the width of the first heating line. 前記発熱領域を前記長手方向に垂直な任意の断面で見たときに、前記凹部と前記第１発熱線との間隔は、隣り合う前記第１発熱線と前記第２発熱線との間隔および隣り合う前記第２発熱線と前記第２発熱線との間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載のヒータ。   When the heat generating area is viewed in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction, the distance between the concave portion and the first heat generating line is the distance between the adjacent first heat generating line and the second heat generating line. The heater according to claim 1, wherein the heater is narrower than an interval between the second heating line and the second heating line. 前記発熱領域を前記長手方向に垂直な任意の断面で見たときに、複数の前記第２発熱線の幅は前記凹部から離れるにつれて広くなっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒータ。   3. The width of each of the plurality of second heating lines becomes wider with increasing distance from the recess when the heating area is viewed in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction. The heater described in 1. 前記第１発熱線の幅およびそれぞれの前記第２発熱線の幅は、長手方向の中央よりも先端のほうが狭いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載のヒータ。   4. The heater according to claim 1, wherein the width of the first heating line and the width of each of the second heating lines are narrower at the tip than in the center in the longitudinal direction. . 前記第１発熱線の幅およびそれぞれの前記第２発熱線の幅は、長手方向の中央よりも後端のほうが狭いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載のヒータ。   5. The width of the first heating line and the width of each of the second heating lines are narrower at the rear end than at the center in the longitudinal direction. heater.
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