JP6952397B2

JP6952397B2 - heater

Info

Publication number: JP6952397B2
Application number: JP2018103919A
Authority: JP
Inventors: 健岡村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2021-10-20
Anticipated expiration: 2038-05-30
Also published as: JP2019207837A

Description

本開示は、燃焼ガス中雰囲気中で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 an atmosphere in a combustion gas.

車載暖房装置、石油ファンヒータまたは自動車エンジンのグロープラグ等に用いられるヒータとして、例えば特許文献１に記載のヒータが挙げられる。 Examples of the heater used for an in-vehicle heating device, an oil fan heater, a glow plug of an automobile engine, and the like include the heater described in Patent Document 1.

特許文献１に記載のヒータは、板状のセラミック体と、セラミック体に埋設された発熱抵抗体と、セラミック体の一端が挿入された筒状部材と、筒状部材のうちセラミック体が挿入された端部をセラミック体とともに封止する封止材とを備えている。 The heater described in Patent Document 1 has a plate-shaped ceramic body, a heat generating resistor embedded in the ceramic body, a tubular member into which one end of the ceramic body is inserted, and a ceramic body among the tubular members. It is provided with a sealing material that seals the end portion together with the ceramic body.

このようなヒータにおいて、筒状部材の内周面の形状は、セラミック体の主面に垂直な断面で見たときに、セラミック体の形状に合わせて長方形状になっている。また、発熱抵抗体がセラミック体の両側面側に偏って設けられていたため、特に電極取り出し口近傍においては、ヒータの両側面側が熱くなっていた。近年、ヒータは小型化が求められている。 In such a heater, the shape of the inner peripheral surface of the tubular member is rectangular in accordance with the shape of the ceramic body when viewed in a cross section perpendicular to the main surface of the ceramic body. Further, since the heat generating resistors were provided unevenly on both side surfaces of the ceramic body, both side surfaces of the heater became hot, especially in the vicinity of the electrode extraction port. In recent years, the heater is required to be miniaturized.

特開２０１５−１４１８５８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-141858

このようなヒータにおいては、セラミック体の主面の幅が小さくなるに伴って、セラミック体のうち両側面側よりも中央部が熱くなるおそれがあった。このときに、筒状部材の内周面の形状がセラミック体の形状に合わせた長方形状である場合は、セラミック体の中央部近傍に位置する封止材に熱応力が集中することによって、封止材にクラックが破損してしまうおそれがあった。 In such a heater, as the width of the main surface of the ceramic body becomes smaller, the central portion of the ceramic body may become hotter than the side surfaces on both sides. At this time, if the shape of the inner peripheral surface of the tubular member is rectangular to match the shape of the ceramic body, the sealing material is sealed by concentrating thermal stress on the sealing material located near the center of the ceramic body. There was a risk that cracks would be damaged in the stopping material.

これに対して、セラミック体の主面に垂直な断面で見たときに、筒状部材の内周の形状が円形状のヒータは、セラミック体の中央部近傍における封止材の量が多いため、セラミック体の中央部近傍に位置する封止材が破損するおそれを低減することができる。しかしながら、このようなヒータにおいては、封止材の熱伝導率が低いため、発熱抵抗体で生じた熱を筒状部材の外部に放出することが困難であった。これにより、リード端子近傍が高温にさらされてしまい、発熱抵抗体とリードとの接続部が破損してしまうおそれがあった。その結果、ヒータの耐久性を高めることが困難であった。 On the other hand, when viewed in a cross section perpendicular to the main surface of the ceramic body, a heater having a circular inner circumference of the tubular member has a large amount of encapsulant in the vicinity of the central portion of the ceramic body. , The risk of damage to the sealing material located near the central portion of the ceramic body can be reduced. However, in such a heater, since the thermal conductivity of the sealing material is low, it is difficult to release the heat generated by the heat generating resistor to the outside of the cylindrical member. As a result, the vicinity of the lead terminal is exposed to a high temperature, and there is a risk that the connection portion between the heat generating resistor and the lead will be damaged. As a result, it was difficult to improve the durability of the heater.

本開示のヒータは、主面および側面を有する板状のセラミック体と、該セラミック体に埋設された発熱抵抗体と、前記セラミック体の一部が一端側から内側に挿入される筒状部材と、該筒状部材の内側に前記セラミック体を固定する接合材とを備えており、前記セラミック体の主面に垂直であって、前記セラミック体および前記筒状部材を通る断面を見たときに、前記筒状部材の内周面は、前記セラミック体の主面の一部および側面に沿った第１部分と、前記セラミック体の中央部を中心として前記セラミック体の主面から離れる方向に凸の弧状である第２部分とを有しており、前記セラミック体と前記筒状部材との間には、前記接合材が充填されていることを特徴とする。 The heater of the present disclosure includes a plate-shaped ceramic body having a main surface and side surfaces, a heat generating resistor embedded in the ceramic body, and a tubular member in which a part of the ceramic body is inserted from one end side to the inside. When a cross section is provided inside the tubular member to fix the ceramic body, is perpendicular to the main surface of the ceramic body, and passes through the ceramic body and the tubular member. The inner peripheral surface of the tubular member is convex in a direction away from the main surface of the ceramic body, centering on a part of the main surface of the ceramic body and the first portion along the side surface, and the central portion of the ceramic body. It has a second portion having an arc shape, and is characterized in that the bonding material is filled between the ceramic body and the tubular member.

本開示のヒータによれば、筒状部材の内周面は、セラミック体の主面の一部および側面に沿った第１部分と、セラミック体の中央部を中心としてセラミック体の主面から離れる方向に凸の弧状である第２部分とを有しており、セラミック体と筒状部材との間には、接合材が充填されている。これにより、ヒータの耐久性を高めることができる。 According to the heater of the present disclosure, the inner peripheral surface of the tubular member is separated from the main surface of the ceramic body centering on a part of the main surface of the ceramic body and the first portion along the side surface and the central portion of the ceramic body. It has a second portion that is arcuate in the direction, and a joining material is filled between the ceramic body and the tubular member. Thereby, the durability of the heater can be improved.

ヒータの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a heater. 図１に示すヒータのＡ―Ａ断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section of the heater shown in FIG. 他の例のヒータのＡ―Ａ断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section of the heater of another example. 他の例のヒータのＡ―Ａ断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section of the heater of another example. 他の例のヒータのＡ―Ａ断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section of the heater of another example. 他の例のヒータのＡ―Ａ断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section of the heater of another example. 他の例のヒータのＢ―Ｂ断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the BB cross section of the heater of another example.

以下、ヒータ１０について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the heater 10 will be described with reference to the drawings.

図１および図２に示すように、ヒータ１０は、セラミック体１と、発熱抵抗体２と、筒状部材３と、接合材４とを有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the heater 10 includes a ceramic body 1, a heat generating resistor 2, a cylindrical member 3, and a bonding material 4.

セラミック体１は、内部に発熱抵抗体２が埋設された部材である。セラミック体１の内部に発熱抵抗体２を設けることによって、発熱抵抗体２の耐環境性を向上させることができる。セラミック体１は、主面および側面を有する板状の部材である。 The ceramic body 1 is a member in which a heat generating resistor 2 is embedded therein. By providing the heat generating resistor 2 inside the ceramic body 1, the environmental resistance of the heat generating resistor 2 can be improved. The ceramic body 1 is a plate-shaped member having a main surface and side surfaces.

セラミック体１は、例えば酸化物セラミックス、窒化物セラミックスまたは炭化物セラミックス等の電気的な絶縁性を有するセラミックスからなる。具体的には、セラミック体１は、アルミナ質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたは炭化珪素質セラミックス等であってもよい。 The ceramic body 1 is made of an electrically insulating ceramic such as an oxide ceramic, a nitride ceramic, or a carbide ceramic. Specifically, the ceramic body 1 may be an alumina ceramic, a silicon nitride ceramic, an aluminum nitride ceramic, a silicon carbide ceramic, or the like.

セラミック体１は、窒化珪素質セラミックスであってもよい。窒化珪素質セラミックスは、主成分である窒化珪素が強度、靱性、絶縁性および耐熱性の観点で優れているためである。窒化珪素質セラミックスからなるセラミック体１は、例えば、主成分の窒化珪素に対して、焼結助剤として５〜１５質量％のＹ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３またはＥｒ_２Ｏ_３等の希土類元素酸化物、０．５〜５質量％のＡｌ_２Ｏ_３および焼結体に含まれるＳｉＯ_２の量が１．５〜５質量％となるように量が調整されたＳｉＯ_２を混合して、所定の形状に成形した後に１６５０〜１７８０℃での温度で焼成することによって、得ることができる。焼成には、例えばホットプレス焼成を用いることができる。 The ceramic body 1 may be a silicon nitride ceramic. This is because silicon nitride, which is the main component of silicon nitride ceramics, is excellent in terms of strength, toughness, insulating property, and heat resistance. The ceramic body 1 made of silicon nitride ceramics is, for example, a rare earth such as _{Y 2} O ₃ , Yb ₂ O ₃ or Er ₂ O _{3 in an} amount of 5 to 15% by mass as a sintering aid with respect to silicon nitride as a main component. element oxide, a mixture of SiO ₂ amount so that the amount of SiO ₂ is 1.5 to 5 wt% was adjusted contained _Al 2 _{O 3} and sintering of 0.5 to 5 wt% It can be obtained by molding into a predetermined shape and then firing at a temperature of 1650 to 1780 ° C. For firing, for example, hot press firing can be used.

なお、セラミック体１に窒化珪素質セラミックスを用いて、さらに後述する発熱抵抗体２にＭｏまたはＷ等の化合物を用いる場合には、セラミック体１に、さらにＭｏＳｉ_２またはＷＳｉ_２等が混合されていてもよい。発熱抵抗体２に用いる金属の珪化物をセラミック体１に分散させることによって、セラミック体１の熱膨張率と発熱抵抗体２の熱膨張率とを近づけることができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を向上させることができる。 When silicon nitride ceramics are used for the ceramic body 1 and a compound such as Mo or W is used for the heat generating resistor 2 described later, MoSi ₂ or WSi ₂ or the like is further mixed with the ceramic body 1. You may. By dispersing the metal siliceate used in the heat generating resistor 2 in the ceramic body 1, the coefficient of thermal expansion of the ceramic body 1 and the coefficient of thermal expansion of the heat generating resistor 2 can be brought close to each other. As a result, the durability of the heater 10 can be improved.

セラミック体１の形状が板状である場合は、セラミック体１の長さは、例えば３０〜６０ｍｍに、幅は４．７〜９ｍｍ、厚みは１．３〜６ｍｍにすることができる。 When the shape of the ceramic body 1 is plate-like, the length of the ceramic body 1 can be, for example, 30 to 60 mm, the width can be 4.7 to 9 mm, and the thickness can be 1.3 to 6 mm.

発熱抵抗体２は、電流が流れることによって発熱する部材である。発熱抵抗体２は、セラミック体１に埋設されている。発熱抵抗体２に電圧が加えられることによって電流が流
れ、発熱抵抗体２が発熱する。この発熱によって生じた熱がセラミック体１の内部を伝わって、セラミック体１の表面が高温になる。そして、セラミック体１の表面から被加熱物に対して熱が伝わることによって、ヒータ１０が機能する。セラミック体１の表面から熱を伝えられることになる被加熱物としては、例えば自動車用ディーゼルエンジンの内部に供給される軽油等が挙げられる。 The heat generation resistor 2 is a member that generates heat when an electric current flows. The heat generation resistor 2 is embedded in the ceramic body 1. When a voltage is applied to the heat generation resistor 2, a current flows and the heat generation resistor 2 generates heat. The heat generated by this heat generation is transmitted to the inside of the ceramic body 1, and the surface of the ceramic body 1 becomes hot. Then, the heater 10 functions by transferring heat from the surface of the ceramic body 1 to the object to be heated. Examples of the object to be heated to which heat is transferred from the surface of the ceramic body 1 include light oil supplied to the inside of an automobile diesel engine.

発熱抵抗体２は、例えば帯状の部材である。発熱抵抗体２は、例えば折返し形状を有している。発熱抵抗体２は、例えば全長を２８〜５２ｍｍにすることができる。なお、発熱抵抗体２の横断面（発熱抵抗体２の長さ方向に対して垂直な面）の形状は、円形状、楕円形状または矩形状等にすることができる。 The heat generation resistor 2 is, for example, a strip-shaped member. The heat generating resistor 2 has, for example, a folded shape. The heat generation resistor 2 can have a total length of 28 to 52 mm, for example. The shape of the cross section of the heat generating resistor 2 (the surface perpendicular to the length direction of the heat generating resistor 2) can be circular, elliptical, rectangular, or the like.

発熱抵抗体２は、例えば、Ｗ、ＭｏまたはＴｉ等の炭化物、窒化物または珪化物等を主成分とすることができる。セラミック体１が窒化珪素質セラミックスからなる場合には、発熱抵抗体２の主成分が炭化タングステンであってもよい。これにより、セラミック体１の熱膨張率と発熱抵抗体２の熱膨張率とを近づけることができる。さらに、炭化タングステンは、耐熱性に優れている。 The heat generation resistor 2 can contain, for example, a carbide such as W, Mo or Ti, a nitride or a silicified product as a main component. When the ceramic body 1 is made of silicon nitride ceramics, the main component of the heat generating resistor 2 may be tungsten carbide. As a result, the coefficient of thermal expansion of the ceramic body 1 and the coefficient of thermal expansion of the heat generating resistor 2 can be brought close to each other. Further, tungsten carbide has excellent heat resistance.

さらに、セラミック体１が窒化珪素質セラミックスからなる場合には、発熱抵抗体２は、炭化タングステンを主成分とするとともに、窒化珪素が２０質量％以上添加されていてもよい。発熱抵抗体２に窒化珪素を添加することによって、発熱抵抗体２の熱膨張率とセラミック体１の熱膨張率とを近づけることができる。これにより、ヒータ１０の昇温時または降温時に発熱抵抗体２とセラミック体１との熱膨張差によって生じる熱応力を低減することができる。 Further, when the ceramic body 1 is made of silicon nitride ceramics, the heat generation resistor 2 may contain tungsten carbide as a main component and may contain 20% by mass or more of silicon nitride. By adding silicon nitride to the heat generating resistor 2, the coefficient of thermal expansion of the heat generating resistor 2 and the coefficient of thermal expansion of the ceramic body 1 can be brought close to each other. As a result, it is possible to reduce the thermal stress caused by the difference in thermal expansion between the heat generating resistor 2 and the ceramic body 1 when the temperature of the heater 10 is raised or lowered.

発熱抵抗体２は、端部がセラミック体１の表面に引き出されていてもよい。また、発熱抵抗体２は、セラミック体１の表面において、リード端子５に電気的に接続されていてもよい。発熱抵抗体２とリード端子５とは、例えばメタライズ等の導体層によって接合されていてもよい。リード端子５は、例えば、樹脂製のチューブによって、覆われていてもよい。 The end of the heat generation resistor 2 may be drawn out to the surface of the ceramic body 1. Further, the heat generating resistor 2 may be electrically connected to the lead terminal 5 on the surface of the ceramic body 1. The heat generating resistor 2 and the lead terminal 5 may be joined by a conductor layer such as metallized. The lead terminal 5 may be covered with, for example, a resin tube.

筒状部材３は、セラミック体１を保護するための部材である。筒状部材３は、例えば円筒状または四角筒状等の部材である。筒状部材３は、一端と他端とを有しており、セラミック体１が一端側から内側に挿入されている。筒状部材３は、例えばセラミック体１の後端を導体層およびリード端子５ごと囲んでいてもよい。筒状部材３は、例えばアルミナまたはシリカ等のセラミック材料であってもよい。筒状部材３が円筒状の場合には、その寸法は例えば長さを４２ｍｍ、内径を８ｍｍ、外径を１０ｍｍにすることができる。 The tubular member 3 is a member for protecting the ceramic body 1. The tubular member 3 is, for example, a member having a cylindrical shape or a square tubular shape. The tubular member 3 has one end and the other end, and the ceramic body 1 is inserted from one end side to the inside. The tubular member 3 may, for example, surround the rear end of the ceramic body 1 together with the conductor layer and the lead terminal 5. The tubular member 3 may be a ceramic material such as alumina or silica. When the tubular member 3 has a cylindrical shape, its dimensions can be, for example, a length of 42 mm, an inner diameter of 8 mm, and an outer diameter of 10 mm.

筒状部材３は、発熱抵抗体２とリード端子５との接合部を覆っていてもよい。これにより、セラミック体１の先端が燃焼ガス雰囲気中に配置されたときに、この燃焼ガスとリード端子５とが接してしまうおそれを低減することができる。 The tubular member 3 may cover the joint portion between the heat generating resistor 2 and the lead terminal 5. Thereby, when the tip of the ceramic body 1 is arranged in the combustion gas atmosphere, the possibility that the combustion gas and the lead terminal 5 come into contact with each other can be reduced.

接合材４は、筒状部材３の内側にセラミック体１を固定するための部材である。接合材４は、例えば、筒状部材３のうちセラミック体１が挿入された端部に設けられている。接合材４は、例えば、セラミック体１と共に筒状部材３の端部を封止している。これにより、セラミック体１の先端を燃焼ガス雰囲気中に配置したときに、この燃焼ガスが筒状部材３の内部に進入することを防止できる。接合材４は、例えばアルミナまたはシリカ等といったセラミックス等の絶縁材料または樹脂材料にすることができる。接合材４は、例えば筒状部材３のうちセラミック体１が挿入された開口面を塞ぐように設けられている。接合材４の寸法は、セラミック体１の長さ方向の厚みを１０ｍｍにすることができる。また、接合材４は、例えば筒状部材３の一端から５ｍｍ以上の領域に設けることができる。また、接合材４は、筒状部材３の内側の全体に充填されていてもよい。これにより、接合強度を高めることができる。 The joining material 4 is a member for fixing the ceramic body 1 inside the tubular member 3. The joining material 4 is provided, for example, at the end of the tubular member 3 into which the ceramic body 1 is inserted. The joining material 4 seals the end portion of the tubular member 3 together with the ceramic body 1, for example. Thereby, when the tip of the ceramic body 1 is arranged in the combustion gas atmosphere, it is possible to prevent the combustion gas from entering the inside of the tubular member 3. The bonding material 4 can be an insulating material such as ceramics such as alumina or silica, or a resin material. The joining material 4 is provided so as to close the opening surface into which the ceramic body 1 is inserted, for example, in the tubular member 3. As for the dimensions of the bonding material 4, the thickness of the ceramic body 1 in the length direction can be 10 mm. Further, the joining material 4 can be provided, for example, in a region of 5 mm or more from one end of the tubular member 3. Further, the joining material 4 may be filled in the entire inside of the tubular member 3. Thereby, the joint strength can be increased.

接合材４は、以下の方法で設けることができる。具体的には、筒状部材３にセラミック体１を挿入した状態で、セラミック体１が挿入された側の端部に接合材４となる原料を流し込む。接合材４となる原料としては、無機系等のバインダー中にアルミナまたはシリカ等を分散させた物を用いることができる。筒状部材３に接合材４となる原料を流し込んだ後に、２００℃以下の温度で加熱することによって、接合材４を設けることができる。 The joining material 4 can be provided by the following method. Specifically, in a state where the ceramic body 1 is inserted into the tubular member 3, the raw material to be the bonding material 4 is poured into the end portion on the side where the ceramic body 1 is inserted. As the raw material used as the bonding material 4, a material in which alumina, silica, or the like is dispersed in an inorganic binder or the like can be used. The joining material 4 can be provided by pouring the raw material to be the joining material 4 into the tubular member 3 and then heating it at a temperature of 200 ° C. or lower.

本開示のヒータ１０は、セラミック体１の主面に垂直であって、セラミック体１および筒状部材３を通る断面（以下、前記断面とする。）を見たときに、筒状部材３の内周面は、セラミック体１の主面の一部および側面に沿った第１部分３１と、セラミック体１の中央部を中心としてセラミック体１の主面から離れる方向に凸の弧状である第２部分３２とを有しており、セラミック体１と筒状部材３との間には、接合材４が充填されている。 The heater 10 of the present disclosure is perpendicular to the main surface of the ceramic body 1, and when the cross section (hereinafter referred to as the cross section) passing through the ceramic body 1 and the tubular member 3 is viewed, the tubular member 3 The inner peripheral surface has a first portion 31 along a part of the main surface of the ceramic body 1 and the side surface, and an arc shape that is convex in a direction away from the main surface of the ceramic body 1 centering on the central portion of the ceramic body 1. It has two portions 32, and a bonding material 4 is filled between the ceramic body 1 and the tubular member 3.

筒状部材３の内周面が、セラミック体１の中央部を中心としてセラミック体１の主面から離れる方向に凸の弧状である第２部分３２を有することにより、第２部分３２の内側に接合材４を設けることができる。そのため、セラミック体１の中央部近傍に位置する接合材４の量を増やし、接合材４の強度を高めることができる。これにより、セラミック体１の中央部近傍に位置する接合材４に熱応力が生じた場合に、接合材４が破損するおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。 The inner peripheral surface of the tubular member 3 has a second portion 32 having an arc shape that is convex in a direction away from the main surface of the ceramic body 1 with the central portion of the ceramic body 1 as the center, thereby inside the second portion 32. The joining material 4 can be provided. Therefore, the amount of the joining material 4 located near the central portion of the ceramic body 1 can be increased, and the strength of the joining material 4 can be increased. As a result, it is possible to reduce the possibility that the joint material 4 will be damaged when thermal stress is generated in the joint material 4 located near the central portion of the ceramic body 1. As a result, the durability of the heater 10 can be improved.

筒状部材３の内周面が、セラミック体１の主面の一部および側面に沿った第１部分３１を有することにより、第１部分３１の内側の接合材４の量を低減することができる。そのため、発熱抵抗体２で生じた熱を筒状部材３の外部に放出しやすくすることができる。これにより、リード端子５近傍が高温にさらされてしまい、発熱抵抗体２とリードの接続部が破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。 By having the inner peripheral surface of the tubular member 3 having a part of the main surface of the ceramic body 1 and the first portion 31 along the side surface, the amount of the bonding material 4 inside the first portion 31 can be reduced. can. Therefore, the heat generated by the heat generating resistor 2 can be easily released to the outside of the tubular member 3. As a result, it is possible to reduce the possibility that the vicinity of the lead terminal 5 is exposed to a high temperature and the connection portion between the heat generating resistor 2 and the lead is damaged. As a result, the durability of the heater 10 can be improved.

第１部分３１の寸法は、例えばセラミック体１の側面に沿った面の長さを２〜８ｍｍに、セラミック体１の主面の一部に沿った部分の長さを１〜７ｍｍにすることができる。第２部分３２の寸法は、セラミック体１の主面から離れる方向の長さを０．５〜３ｍｍに、セラミック体１の幅方向の長さを０．５〜３ｍｍにすることができる。第２部分３２のセラミック体１の幅方向の長さは、セラミック体１の幅よりも小さいことにより、第１部分３１のうちセラミック体１の主面に沿った部分からの放熱を増やすことができる。 The dimensions of the first portion 31 are, for example, that the length of the surface along the side surface of the ceramic body 1 is 2 to 8 mm, and the length of the portion along a part of the main surface of the ceramic body 1 is 1 to 7 mm. Can be done. The dimensions of the second portion 32 can be such that the length of the ceramic body 1 in the direction away from the main surface is 0.5 to 3 mm and the length of the ceramic body 1 in the width direction is 0.5 to 3 mm. Since the length of the second portion 32 in the width direction of the ceramic body 1 is smaller than the width of the ceramic body 1, it is possible to increase heat dissipation from the portion of the first portion 31 along the main surface of the ceramic body 1. can.

具体的には、図１に示すヒータ１０においては、筒状部材３の内周面が、Ａ−Ａ断面を見たときに第１部分３１および第２部分３２を有していてもよい。また、図１に示すヒータ１０においては、筒状部材３の内周面が、Ｂ−Ｂ断面を見たときに第１部分３１および第２部分３２を有していてもよい。また、筒状部材３の内周面の形状は、セラミック体１が挿入された端部から、リード端子５が引き出される端部まで、第１部分３１および第２部分３２を有していてもよい。 Specifically, in the heater 10 shown in FIG. 1, the inner peripheral surface of the tubular member 3 may have the first portion 31 and the second portion 32 when the AA cross section is viewed. Further, in the heater 10 shown in FIG. 1, the inner peripheral surface of the tubular member 3 may have the first portion 31 and the second portion 32 when the BB cross section is viewed. Further, the shape of the inner peripheral surface of the tubular member 3 may have the first portion 31 and the second portion 32 from the end where the ceramic body 1 is inserted to the end where the lead terminal 5 is pulled out. good.

また、図２に示すように、第１部分３１は、セラミック体１の一方の側面側および他方の側面側において、それぞれ設けられていてもよい。また、第２部分３２は、セラミック体１の一方の主面側および他方の主面側において、それぞれ設けられていてもよい。 Further, as shown in FIG. 2, the first portion 31 may be provided on one side surface side and the other side surface side of the ceramic body 1, respectively. Further, the second portion 32 may be provided on one main surface side and the other main surface side of the ceramic body 1, respectively.

ここで、「セラミック体１の中央部」とは、図２から図７に示す前記断面においてセラミック体１を横に５等分した場合の、セラミック体１の中心を含む領域である。 Here, the "central portion of the ceramic body 1" is a region including the center of the ceramic body 1 when the ceramic body 1 is laterally divided into five equal parts in the cross section shown in FIGS. 2 to 7.

また、図３に示すように、前記断面を見たときに、第１部分３１は、セラミック体１の側面から主面にかけて滑らかに連続していてもよい。これにより、第１部分３１のうちセラミック体１の側面に沿った部分とセラミック体１の主面に沿った部分との間の角部に生じる応力を分散させることができる。そのため、第１部分３１の角部に応力が集中し、破損するおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。なお、ここでいう「滑らかに連続」とは、第１部分３１と第２部分３２とが曲面を形成するように連続している状態を意味している。 Further, as shown in FIG. 3, when the cross section is viewed, the first portion 31 may be smoothly continuous from the side surface to the main surface of the ceramic body 1. Thereby, the stress generated in the corner portion between the portion of the first portion 31 along the side surface of the ceramic body 1 and the portion along the main surface of the ceramic body 1 can be dispersed. Therefore, stress is concentrated on the corners of the first portion 31, and the possibility of breakage can be reduced. As a result, the durability of the heater 10 can be improved. The term "smoothly continuous" as used herein means a state in which the first portion 31 and the second portion 32 are continuous so as to form a curved surface.

また、図４に示すように、前記断面を見たときに、第１部分３１と第２部分３２とが滑らかに繋がっていてもよい。これにより、第１部分３１と第２部分３２との間の角部に生じる応力を分散させることができる。そのため、第１部分３１と第２部分３２との間の角部に応力が集中し、破損するおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。 Further, as shown in FIG. 4, when the cross section is viewed, the first portion 31 and the second portion 32 may be smoothly connected. Thereby, the stress generated in the corner portion between the first portion 31 and the second portion 32 can be dispersed. Therefore, stress is concentrated on the corner portion between the first portion 31 and the second portion 32, and the possibility of breakage can be reduced. As a result, the durability of the heater 10 can be improved.

また、図５に示すように、前記断面を見たときに、筒状部材３の内径は、セラミック体１の主面に垂直な方向よりも、セラミック体１に平行な方向が大きくてもよい。これにより、第１部分３１の角部をセラミック体１から遠ざけることができる。そのため、第１部分３１の角部に生じる熱応力を低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。 Further, as shown in FIG. 5, when the cross section is viewed, the inner diameter of the tubular member 3 may be larger in the direction parallel to the ceramic body 1 than in the direction perpendicular to the main surface of the ceramic body 1. .. As a result, the corner portion of the first portion 31 can be kept away from the ceramic body 1. Therefore, the thermal stress generated at the corner of the first portion 31 can be reduced. As a result, the durability of the heater 10 can be improved.

また、筒状部材３の内径は、セラミック体１の主面に平行な方向よりも、セラミック体１に垂直な方向が小さいことにより、セラミック体１の側面に沿った方向において接合材４の体積を低減することができる。これにより、発熱抵抗体２で生じた熱を放出しやすくすることができる。その結果、ヒータ１０の昇温速度を高めることができる。 Further, the inner diameter of the tubular member 3 is smaller in the direction perpendicular to the ceramic body 1 than in the direction parallel to the main surface of the ceramic body 1, so that the volume of the bonding material 4 is smaller in the direction along the side surface of the ceramic body 1. Can be reduced. As a result, the heat generated by the heat generating resistor 2 can be easily released. As a result, the rate of temperature rise of the heater 10 can be increased.

また、図６に示すように、前記断面を見たときに、セラミック体１は、一方の側面と他方の側面とを有し、筒状部材３の内周面は、一方の側面に沿った一方の第１部分３１と、他方の側面に沿った他方の第１部分３１とを有し、一方の第１部分３１および他方の第１部分３１は、セラミック体１の主面に沿った部分の幅が、セラミック体１の側面に沿った部分の幅よりも広くてもよい。これにより、第１部分３１の角部をセラミック体１から遠ざけることができる。そのため、第１部分３１の角部に生じる熱応力を低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。 Further, as shown in FIG. 6, when the cross section is viewed, the ceramic body 1 has one side surface and the other side surface, and the inner peripheral surface of the tubular member 3 is along one side surface. It has one first portion 31 and the other first portion 31 along the other side surface, and one first portion 31 and the other first portion 31 are portions along the main surface of the ceramic body 1. The width of the ceramic body 1 may be wider than the width of the portion along the side surface of the ceramic body 1. As a result, the corner portion of the first portion 31 can be kept away from the ceramic body 1. Therefore, the thermal stress generated at the corner of the first portion 31 can be reduced. As a result, the durability of the heater 10 can be improved.

また、一方の第１部分３１および他方の第１部分３１は、セラミック体１の側面に沿った部分の幅が、セラミック体１の主面に沿った部分の幅よりも短いことにより、セラミック体１の側面に沿った方向において接合材４の体積を低減することができる。これにより、発熱抵抗体２で生じた熱を放出しやすくすることができる。その結果、ヒータ１０の昇温速度を高めることができる。 Further, one first portion 31 and the other first portion 31 are ceramic bodies because the width of the portion along the side surface of the ceramic body 1 is shorter than the width of the portion along the main surface of the ceramic body 1. The volume of the bonding material 4 can be reduced in the direction along the side surface of 1. As a result, the heat generated by the heat generating resistor 2 can be easily released. As a result, the rate of temperature rise of the heater 10 can be increased.

また、図７に示すように、筒状部材３のうち一端側の端面を見たときに、筒状部材３の内周面は、全体がセラミック体１に沿っていてもよい。これにより、図７に示す断面においても筒状部材３の内周面が第２部分３２を有する場合と比較して、図７に示す断面における筒状部材３の内部の面積を低減することができる。そのため、接合材４が筒状部材３の外に流れ出るおそれを低減することができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を高めることができる。 Further, as shown in FIG. 7, when the end surface of the tubular member 3 on one end side is viewed, the entire inner peripheral surface of the tubular member 3 may be along the ceramic body 1. As a result, even in the cross section shown in FIG. 7, the area inside the tubular member 3 in the cross section shown in FIG. 7 can be reduced as compared with the case where the inner peripheral surface of the tubular member 3 has the second portion 32. can. Therefore, it is possible to reduce the possibility that the joining material 4 flows out of the tubular member 3. As a result, the durability of the heater 10 can be improved.

具体的には、図１に示すヒータにおいては、筒状部材３の内周面の形状は、図２に示すように、Ａ−Ａ断面を見たときに第１部分３１および第２部分３２を有しており、図７に示すように、Ｂ−Ｂ断面を見たときに全体がセラミック体１に沿った形状であってもよい。また、筒状部材３の内周面の形状は、筒状部材３のうち一端側の端面を見たときに、全体がセラミック体１に沿っており、かつ、筒状部材３のうちセラミック体１が挿入された端部以外の部位の全体において、第１部分３１および第２部分３２を有していてもよい。 Specifically, in the heater shown in FIG. 1, the shape of the inner peripheral surface of the tubular member 3 is, as shown in FIG. 2, the first portion 31 and the second portion 32 when the AA cross section is viewed. As shown in FIG. 7, the entire shape may be along the ceramic body 1 when the BB cross section is viewed. Further, the shape of the inner peripheral surface of the tubular member 3 is such that the whole is along the ceramic body 1 when the end surface on one end side of the tubular member 3 is viewed, and the ceramic body of the tubular member 3 is formed. The entire portion other than the end where 1 is inserted may have a first portion 31 and a second portion 32.

１：セラミック体
２：発熱抵抗体
３：筒状部材
３１：第１部分
３２：第２部分
４：接合材
５：リード端子
１０：ヒータ 1: Ceramic body 2: Heat generation resistor 3: Cylindrical member 31: First part 32: Second part 4: Joining material 5: Lead terminal 10: Heater

Claims

主面および側面を有する板状のセラミック体と、該セラミック体に埋設された発熱抵抗体と、前記セラミック体の一部が一端側から内側に挿入される筒状部材と、該筒状部材の内側に前記セラミック体を固定する接合材とを備えており、
前記セラミック体の主面に垂直であって、前記セラミック体および前記筒状部材を通る断面を見たときに、
前記筒状部材の内周面は、前記セラミック体の主面の一部および側面に沿った第１部分と、前記セラミック体の中央部を中心として前記セラミック体の主面から離れる方向に凸の弧状である第２部分とを有しており、
前記セラミック体と前記筒状部材との間には、前記接合材が充填されていることを特徴とするヒータ。 A plate-shaped ceramic body having a main surface and side surfaces, a heat generating resistor embedded in the ceramic body, a tubular member in which a part of the ceramic body is inserted from one end side to the inside, and the tubular member. It is equipped with a bonding material that fixes the ceramic body inside.
When looking at the cross section perpendicular to the main surface of the ceramic body and passing through the ceramic body and the cylindrical member,
The inner peripheral surface of the tubular member is convex in a direction away from the main surface of the ceramic body, centered on a part of the main surface of the ceramic body, a first portion along the side surface, and a central portion of the ceramic body. It has a second part that is arcuate and
A heater characterized in that the bonding material is filled between the ceramic body and the tubular member.

前記断面を見たときに、
前記第１部分は、前記セラミック体の側面から主面にかけて滑らかに連続していることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。 When looking at the cross section
The heater according to claim 1, wherein the first portion is smoothly continuous from the side surface to the main surface of the ceramic body.

前記断面を見たときに、
前記第１部分と前記第２部分とが滑らかに繋が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。 When looking at the cross section
The heater according to claim 1 or 2, wherein the first portion and the second portion are smoothly connected to each other.

前記断面を見たときに、
前記筒状部材の内径は、前記セラミック体の主面に垂直な方向よりも、前記セラミック体に平行な方向が大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のヒータ。 When looking at the cross section
The heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the inner diameter of the tubular member is larger in a direction parallel to the ceramic body than in a direction perpendicular to the main surface of the ceramic body.

前記断面を見たときに、
前記セラミック体は、一方の側面と他方の側面とを有し、
前記筒状部材の内周面は、一方の側面に沿った一方の第１部分と、他方の側面に沿った他方の第１部分とを有し、
前記一方の第１部分および前記他方の第１部分は、前記セラミック体の主面に沿った部分の幅が、前記セラミック体の側面に沿った部分の幅よりも広いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のヒータ。 When looking at the cross section
The ceramic body has one side surface and the other side surface.
The inner peripheral surface of the tubular member has one first portion along one side surface and the other first portion along the other side surface.
The first portion of the one and the first portion of the other are characterized in that the width of the portion along the main surface of the ceramic body is wider than the width of the portion along the side surface of the ceramic body. The heater according to any one of 1 to 4.

前記筒状部材のうち前記一端側の端面を見たときに、前記筒状部材の内周面は、全体が前記セラミック体に沿っていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のヒータ。 Any of claims 1 to 5, wherein the inner peripheral surface of the tubular member is entirely along the ceramic body when the end surface of the tubular member on one end side is viewed. The heater described in the cylinder.