JP2673899B2 - 導電性ハニカムセラミックス - Google Patents
導電性ハニカムセラミックスInfo
- Publication number
- JP2673899B2 JP2673899B2 JP29819288A JP29819288A JP2673899B2 JP 2673899 B2 JP2673899 B2 JP 2673899B2 JP 29819288 A JP29819288 A JP 29819288A JP 29819288 A JP29819288 A JP 29819288A JP 2673899 B2 JP2673899 B2 JP 2673899B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- present
- conductive
- honeycomb ceramics
- heat
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、温風ヒーター、湯わかし器、ヒーターなど
の熱交換用、さらにはサイリスタ保護抵抗、ダミーロー
ドなどの高電力用抵抗器として用いられ、特に、600℃
の高温域まで任意の温度で安定して発熱させることがで
き、セルを更に空冷または水冷によって高電力の負荷小
型化が可能な導電性ハニカムセラミックスに関するもの
である。
の熱交換用、さらにはサイリスタ保護抵抗、ダミーロー
ドなどの高電力用抵抗器として用いられ、特に、600℃
の高温域まで任意の温度で安定して発熱させることがで
き、セルを更に空冷または水冷によって高電力の負荷小
型化が可能な導電性ハニカムセラミックスに関するもの
である。
従来、ハニカム構造体は、その構造上多数の貫通した
セルを有し、表面積が大きいため、該セルを通過する気
体、液体、固体等被体への熱伝達効率が高く、熱交換器
によく利用されている。また材質としては、耐熱性、耐
熱衝撃性耐食性の点からアルミナ、ムライト、ユージェ
ライト、ジルコニアなどのセラシック材が一般に用いら
れ、ハニカムセラミックスを形成している。
セルを有し、表面積が大きいため、該セルを通過する気
体、液体、固体等被体への熱伝達効率が高く、熱交換器
によく利用されている。また材質としては、耐熱性、耐
熱衝撃性耐食性の点からアルミナ、ムライト、ユージェ
ライト、ジルコニアなどのセラシック材が一般に用いら
れ、ハニカムセラミックスを形成している。
しかしながら、セルを通過する物体を直接加温する場
合は、上記ハニカムセラミックがいずれも絶縁性材質か
らなっているため、ハニカムセラミックス自体を外部か
らの熱源により間接的に加熱しなければならず、より熱
伝達効率の向上、装置の小型化をすすめるため、直接通
電かつ発熱可能な導電性ハニカムセラミックスの開発が
望まれている。
合は、上記ハニカムセラミックがいずれも絶縁性材質か
らなっているため、ハニカムセラミックス自体を外部か
らの熱源により間接的に加熱しなければならず、より熱
伝達効率の向上、装置の小型化をすすめるため、直接通
電かつ発熱可能な導電性ハニカムセラミックスの開発が
望まれている。
現在、導電性ハニカムセラミックスとして利用されて
いるものに、PTC材質からなるハニカムセラミックスが
あり、温風暖房機、衣類乾燥器、ヘアドライヤなどの、
主に温風ヒーター用に利用されている。
いるものに、PTC材質からなるハニカムセラミックスが
あり、温風暖房機、衣類乾燥器、ヘアドライヤなどの、
主に温風ヒーター用に利用されている。
上記PTC材質は周知のごとくチタン酸バリウムを主成
分とする半導体であり、キュリー点以下の温度では−１
〜−３％／℃の負の抵抗温度特性を示し、キュリー点を
超えると急激に抵抗変化、＋12〜＋18％／℃の大きな正
の抵抗温度特性を示すものである。このようにPTC材質
は一般に呼ばれるPTC特性を有しているため、キュリー
点での定温発熱作用があり、温風暖房機などのヒーター
として使用されているものである。
分とする半導体であり、キュリー点以下の温度では−１
〜−３％／℃の負の抵抗温度特性を示し、キュリー点を
超えると急激に抵抗変化、＋12〜＋18％／℃の大きな正
の抵抗温度特性を示すものである。このようにPTC材質
は一般に呼ばれるPTC特性を有しているため、キュリー
点での定温発熱作用があり、温風暖房機などのヒーター
として使用されているものである。
ところが、上述のPTC材質からなるハニカムセラミッ
クスは、微量のＹ、La、Sb、Nb等の希土類元素を添加す
ることによってキュリー点を変化させることができるも
のの、キュリー点の高温化については、抵抗温度特性の
劣化にともなう耐電圧の低下、発熱温度での短寿命など
の点から、実用化されているキュリー点、最高340℃程
度までであるのが現状である。このことは、最近の温風
ヒーターに対する高発熱量、高電力化、小型化の要求に
十分答えられないという問題点を有している。
クスは、微量のＹ、La、Sb、Nb等の希土類元素を添加す
ることによってキュリー点を変化させることができるも
のの、キュリー点の高温化については、抵抗温度特性の
劣化にともなう耐電圧の低下、発熱温度での短寿命など
の点から、実用化されているキュリー点、最高340℃程
度までであるのが現状である。このことは、最近の温風
ヒーターに対する高発熱量、高電力化、小型化の要求に
十分答えられないという問題点を有している。
また、前記PTCハニカムセラミックスは、その材質
上、緻密質でなく、素体表面の絶縁性が得られないため
水など導電性のある物体への直接加熱に用いることがで
きないものである。さらに、PTC材質が大きな正と負の
抵抗温度特性を兼ね備えた半導体であることから、回路
上印加電圧、抵抗値の任意設定が必要な高電力用抵抗器
には利用できないという欠点も有している。
上、緻密質でなく、素体表面の絶縁性が得られないため
水など導電性のある物体への直接加熱に用いることがで
きないものである。さらに、PTC材質が大きな正と負の
抵抗温度特性を兼ね備えた半導体であることから、回路
上印加電圧、抵抗値の任意設定が必要な高電力用抵抗器
には利用できないという欠点も有している。
本発明は上記の問題点を解消させ、600℃の高温域ま
で安定して発熱させることができ、貫通したセルを空
気、水などが直接通過することによって、ヒーターまた
は抵抗器としてより高電力化、小型化が可能な導電性ハ
ニカムセラミックスを提供することを目的とする。
で安定して発熱させることができ、貫通したセルを空
気、水などが直接通過することによって、ヒーターまた
は抵抗器としてより高電力化、小型化が可能な導電性ハ
ニカムセラミックスを提供することを目的とする。
すなわち、本発明の導電性ハニカムセラミックスは多
数の貫通したセルからなるハニカム構造体に於いて、該
ハニカム構造体が正の抵抗温度特性をもつ導電性セラミ
ック体からなり、該導電性セラミック体の材質が、アル
ミノケイ酸塩とガラス成分を主成分とする耐熱性絶縁材
40〜95重量％に、導電材としてのSiまたはFeSiを５〜60
重量％含有してなることを特徴とするものである。
数の貫通したセルからなるハニカム構造体に於いて、該
ハニカム構造体が正の抵抗温度特性をもつ導電性セラミ
ック体からなり、該導電性セラミック体の材質が、アル
ミノケイ酸塩とガラス成分を主成分とする耐熱性絶縁材
40〜95重量％に、導電材としてのSiまたはFeSiを５〜60
重量％含有してなることを特徴とするものである。
ここで上記アルミノケイ酸塩は、成形性、緻密焼結
性、安価な点から木節粘土、蛙目粘土、カオリン、陶
石、長石、ベントナイトなどの粘土質材料が主に用いら
れる。またガラス成分としては、上記アルミノケイ酸塩
の焼結性をさらに向上させるため添加されるものである
が、ガラス作業点が焼結温度に近いこと、熱膨張係数が
小さいことなどの条件からホウケイ酸ガラスなど硬質ガ
ラスが用いられる。さらに、上記ガラス成分の配合量は
耐熱性絶縁材全重量に対し任意であるが、好ましくは10
〜50重量％である。
性、安価な点から木節粘土、蛙目粘土、カオリン、陶
石、長石、ベントナイトなどの粘土質材料が主に用いら
れる。またガラス成分としては、上記アルミノケイ酸塩
の焼結性をさらに向上させるため添加されるものである
が、ガラス作業点が焼結温度に近いこと、熱膨張係数が
小さいことなどの条件からホウケイ酸ガラスなど硬質ガ
ラスが用いられる。さらに、上記ガラス成分の配合量は
耐熱性絶縁材全重量に対し任意であるが、好ましくは10
〜50重量％である。
一方、導電材として用いられ、正の抵抗温度特性をも
つSiまたはFeSiの配合量は、ハニカム構造体全重量に対
して５〜60重量％配合されるが、５重量％より小さい場
合は、高抵抗で抵抗温度特性が負になるため本発明の導
電性ハニカムセラミックスの機能がそこなわれる。また
60重量％より多い場合は、焼結性不十分からハニカムセ
ラミックスの機械的強度が実用に十分耐えられなくなる
ものである。
つSiまたはFeSiの配合量は、ハニカム構造体全重量に対
して５〜60重量％配合されるが、５重量％より小さい場
合は、高抵抗で抵抗温度特性が負になるため本発明の導
電性ハニカムセラミックスの機能がそこなわれる。また
60重量％より多い場合は、焼結性不十分からハニカムセ
ラミックスの機械的強度が実用に十分耐えられなくなる
ものである。
本発明による導電性ハニカムセラミックスについて図
面を用いて説明する。
面を用いて説明する。
第１図は本発明の代表的な抵抗温度特性を示したグラ
フで、第２図は本発明の導電性ハニカムセラミックスの
正面図であり、第３図は一部を切欠いた側面図である。
第４図は本発明のさらに他の斜視図である。
フで、第２図は本発明の導電性ハニカムセラミックスの
正面図であり、第３図は一部を切欠いた側面図である。
第４図は本発明のさらに他の斜視図である。
第１図に於いて、本発明品は表面発熱温度600℃まで
ほぼ一定の正の抵抗温度係数を有し、従来のP.T.C.材質
品で見られるようなキュリー点前後で抵抗温度係数が負
から正に変わるものではないため600℃までの高温域ま
で、任意の温度で安定して発熱させることができるもの
である。
ほぼ一定の正の抵抗温度係数を有し、従来のP.T.C.材質
品で見られるようなキュリー点前後で抵抗温度係数が負
から正に変わるものではないため600℃までの高温域ま
で、任意の温度で安定して発熱させることができるもの
である。
また、本発明品は導電材の配合割合を変えることによ
って比抵抗を10-1〜102Ωcmまで任意に変えることがで
き、この範囲にあっては０〜＋0.2％／℃と正の抵抗温
度係数をとりうるものである。
って比抵抗を10-1〜102Ωcmまで任意に変えることがで
き、この範囲にあっては０〜＋0.2％／℃と正の抵抗温
度係数をとりうるものである。
さらに本発明品の材質は熱膨張係数が30〜50×10-7/
℃と小さく、見掛気孔率１％以下の緻密質からなるもの
である。
℃と小さく、見掛気孔率１％以下の緻密質からなるもの
である。
以上のように、本発明品は発熱量が大きく、高電力負
荷が可能で任意に比抵抗を選べることから、大容量ヒー
ターとしてだけでなく、高電力用抵抗器としても使用可
能なものである。
荷が可能で任意に比抵抗を選べることから、大容量ヒー
ターとしてだけでなく、高電力用抵抗器としても使用可
能なものである。
また第３図に示すように導電性セラミック体４の表面
にガラス質絶縁膜５を形成させることにより、空気など
の絶縁物体だけでなく、水などの非絶縁性物体もセルに
直接通過させ加温することができるものである。
にガラス質絶縁膜５を形成させることにより、空気など
の絶縁物体だけでなく、水などの非絶縁性物体もセルに
直接通過させ加温することができるものである。
以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明す
る。
る。
第２図は本発明である導電性ハニカムセラミックスの
正面図であり、第３図は一部を切欠いた側面図である。
正面図であり、第３図は一部を切欠いた側面図である。
アルミノケイ酸塩として木節粘土65重量％とガラス成
分として軟化点850℃のホウケイ酸ガラス35重量％との
配合原料72重量％に対し、導電材としてのSi粉末28重量
％を添加し、水和捏合後、よく知られた真空押出し成形
機に口金型を取付け、多数のセル１と隔壁２からなるハ
ニカム構造を成形した。
分として軟化点850℃のホウケイ酸ガラス35重量％との
配合原料72重量％に対し、導電材としてのSi粉末28重量
％を添加し、水和捏合後、よく知られた真空押出し成形
機に口金型を取付け、多数のセル１と隔壁２からなるハ
ニカム構造を成形した。
次に、ハニカム成形品を乾燥後、1100℃〜1400℃の間
で焼成した。さらに、ここで得た焼成品を所定の長さに
切断後、切断面の隔壁２とそれに続く両端側面にアルミ
材を溶射吹き付け電極３を形成した。
で焼成した。さらに、ここで得た焼成品を所定の長さに
切断後、切断面の隔壁２とそれに続く両端側面にアルミ
材を溶射吹き付け電極３を形成した。
このようにして得られた寸法、外径φ40mm、隔壁厚0.
6mm、ピッチ2.5mm（目開き1.9mm）長さ60mm（両端電極
巾5mm）の本発明品は表面発熱温度500℃一定とした場
合、無風状態で170Wの発熱量（印加電力）に対し、セル
通風量0.3m2/min（30℃）の通風状態では250Wと空冷に
よって約1.5倍に発熱量を増加させることができた。な
お、この空冷（温風）効果は当然のことながら、セル数
を多くし、表面積を大きくするほど、また通風量を多く
するほど向上させることができるものである。
6mm、ピッチ2.5mm（目開き1.9mm）長さ60mm（両端電極
巾5mm）の本発明品は表面発熱温度500℃一定とした場
合、無風状態で170Wの発熱量（印加電力）に対し、セル
通風量0.3m2/min（30℃）の通風状態では250Wと空冷に
よって約1.5倍に発熱量を増加させることができた。な
お、この空冷（温風）効果は当然のことながら、セル数
を多くし、表面積を大きくするほど、また通風量を多く
するほど向上させることができるものである。
さらに本発明の上記形状品による0.3m3/min（30℃）
通風時、表面発熱温度400℃〜600℃での寿命特性を下表
に示した。5000時間経過で400℃、500℃、600℃のいづ
れも抵抗変化率−５％〜＋10％以内と非常に安定し、十
分実用に耐えうる結果であった。
通風時、表面発熱温度400℃〜600℃での寿命特性を下表
に示した。5000時間経過で400℃、500℃、600℃のいづ
れも抵抗変化率−５％〜＋10％以内と非常に安定し、十
分実用に耐えうる結果であった。
一方、第４図は本発明品の他の一例を示した斜視図で
ある。
ある。
本発明品は乾燥成形品を所定の寸法に切断後、酸化中
で焼成したため、隔壁２断面がガラス質絶縁膜でコート
され、側面に電極３が施されていることから、直接セル
内に水を通し水冷（温水加熱）することができるもので
ある。
で焼成したため、隔壁２断面がガラス質絶縁膜でコート
され、側面に電極３が施されていることから、直接セル
内に水を通し水冷（温水加熱）することができるもので
ある。
ここで本発明品の導塩性セラミック体は酸化雰囲気中
以外にN2、Arなどの中性雰囲気中でも同一焼成条件で焼
結可能なものである。
以外にN2、Arなどの中性雰囲気中でも同一焼成条件で焼
結可能なものである。
また電極取付方法としてはアルミナ材以外に黄銅材、
ニッケル材などによる溶射吹付け方法の他、Ag、Pt、Ag
Pdなどの導電ペーストを塗布、焼付け方法を採用しても
よい。
ニッケル材などによる溶射吹付け方法の他、Ag、Pt、Ag
Pdなどの導電ペーストを塗布、焼付け方法を採用しても
よい。
さらに本発明品は外形寸法、セルの形状、大きさ、隔
壁厚み、電極取付位置など自由に選ぶことができ、本実
施例に限定されるものではない。
壁厚み、電極取付位置など自由に選ぶことができ、本実
施例に限定されるものではない。
以上記したように、本発明に係る導電性ハニカムセラ
ミックスは、ハニカム構造体を直接通電発熱させること
ができるため、空気などのセル通過被体９を直接加熱す
ることができ、熱交換効率が高いものである。さらに本
発明品は、600℃付近の従来にない高温域まで安定して
発熱させることができるため、空冷または水冷などによ
って発熱量（消費電力）をより大きくできるものであ
る。このような、本発明品を用いることによって、従来
よりも高発熱量、高電力でより小型な熱交換器が可能と
なった。特に、温風ヒーター、高電力用抵抗器の分野で
非常に有効といえる。
ミックスは、ハニカム構造体を直接通電発熱させること
ができるため、空気などのセル通過被体９を直接加熱す
ることができ、熱交換効率が高いものである。さらに本
発明品は、600℃付近の従来にない高温域まで安定して
発熱させることができるため、空冷または水冷などによ
って発熱量（消費電力）をより大きくできるものであ
る。このような、本発明品を用いることによって、従来
よりも高発熱量、高電力でより小型な熱交換器が可能と
なった。特に、温風ヒーター、高電力用抵抗器の分野で
非常に有効といえる。
第１図は本発明の代表的な抵抗温度特性を示すグラフ
で、第２図は本発明の導電性ハニカムセラミックスの正
面図である。また第３図は一部切欠いた側面図で、第４
図は本発明のさらに他の斜視図である。 １……セル、２……隔壁 ３……電極、４……導電性セラミック体 ５……ガラス質絶縁膜
で、第２図は本発明の導電性ハニカムセラミックスの正
面図である。また第３図は一部切欠いた側面図で、第４
図は本発明のさらに他の斜視図である。 １……セル、２……隔壁 ３……電極、４……導電性セラミック体 ５……ガラス質絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−136391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−50493（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−84637（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−50497（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−50491（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−184287（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−41788（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−50492（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−139396（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】多数の貫通したセルからなるハニカム構造
体に於いて、該ハニカム構造体が正の抵抗温度特性をも
つ導電性セラミック体からなり、該導電性セラミック体
の材質が、アルミノケイ酸塩とガラス成分を主成分とす
る耐熱性絶縁材40〜95重量％に導電材としてのSiまたは
FeSiを５〜60重量％含有してなることを特徴とする導電
性ハニカムセラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29819288A JP2673899B2 (ja) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | 導電性ハニカムセラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29819288A JP2673899B2 (ja) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | 導電性ハニカムセラミックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02144874A JPH02144874A (ja) | 1990-06-04 |
| JP2673899B2 true JP2673899B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=17856408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29819288A Expired - Lifetime JP2673899B2 (ja) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | 導電性ハニカムセラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2673899B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH082952Y2 (ja) * | 1991-02-07 | 1996-01-29 | 張 崇泰 | Ｐｔｃヒーター |
| JP2000106001A (ja) * | 1998-09-28 | 2000-04-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 熱励起発光の運転方法及び熱励起発光装置とそれを用いた熱光起電発電装置 |
| EP2756940A4 (en) | 2011-09-12 | 2015-04-22 | Ngk Insulators Ltd | COMPOSITE STRUCTURE, SHAPED FILM AND MANUFACTURING PROCESS FOR THE COMPOSITE STRUCTURE |
| JP2019186100A (ja) * | 2018-04-12 | 2019-10-24 | 株式会社デンソー | 電気抵抗体、ハニカム構造体、および、電気加熱式触媒装置 |
| JP2020017584A (ja) * | 2018-07-24 | 2020-01-30 | 株式会社デンソー | 電気抵抗体、ハニカム構造体、および、電気加熱式触媒装置 |
| JP2021088980A (ja) * | 2019-12-06 | 2021-06-10 | 株式会社デンソー | 電気抵抗体、ハニカム構造体、および、電気加熱式触媒装置 |
| JP2021089878A (ja) * | 2019-12-06 | 2021-06-10 | 株式会社デンソー | 電気抵抗体、ハニカム構造体、および、電気加熱式触媒装置 |
| DE112020006038T5 (de) * | 2019-12-11 | 2022-11-10 | Denso Corporation | Wabensubstrat mit einer Elektrode |
-
1988
- 1988-11-28 JP JP29819288A patent/JP2673899B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02144874A (ja) | 1990-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100511542B1 (ko) | 유체 가열용 히터 | |
| CN108476558B (zh) | 加热器 | |
| JPH09210573A (ja) | 電気炉 | |
| JP2673899B2 (ja) | 導電性ハニカムセラミックス | |
| CN208079427U (zh) | 一种热风式陶瓷发热体组件 | |
| EP1039781A3 (en) | Ceramic heater | |
| JP3393798B2 (ja) | 流体加熱装置 | |
| KR100722316B1 (ko) | 세라믹 히터 | |
| JPH05343170A (ja) | 光ファイバ加工用小型電気炉 | |
| JPH0420868B2 (ja) | ||
| JP3826494B2 (ja) | ワイドレンジ型サーミスタ素子 | |
| JP4053277B2 (ja) | 電気炉 | |
| JP2537606B2 (ja) | セラミツクヒ−タ | |
| JPH0812435A (ja) | セラミック及びその用途 | |
| JPH07106055A (ja) | 急速昇温発熱素子およびその製造方法 | |
| JP2003314970A (ja) | 管状電気炉 | |
| JPH09270302A (ja) | 機能性部材及びその製造方法 | |
| CN107135558A (zh) | 一种适用于曲面加热的新型ptc陶瓷加热元件 | |
| JP3366546B2 (ja) | セラミックヒータ | |
| JP4927433B2 (ja) | 電気炉 | |
| JPH04129189A (ja) | セラミックヒータ | |
| JPH08255678A (ja) | 急速昇温発熱素子およびその製造方法 | |
| JPS5850633Y2 (ja) | 三次元網目骨格の発熱体装置 | |
| JPS61225801A (ja) | 遠赤外線放射発熱体 | |
| JP2022053140A (ja) | ハニカム構造体 |