JPH0275188A - セラミツク発熱体 - Google Patents
セラミツク発熱体Info
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- JPH0275188A JPH0275188A JP22693788A JP22693788A JPH0275188A JP H0275188 A JPH0275188 A JP H0275188A JP 22693788 A JP22693788 A JP 22693788A JP 22693788 A JP22693788 A JP 22693788A JP H0275188 A JPH0275188 A JP H0275188A
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- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 3
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- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野]
本発明は、主に燃焼機器の点火に用いるためのセラミッ
ク発熱体の発熱部の構造に関する。
ク発熱体の発熱部の構造に関する。
[従来の技術]
セラミック発熱体は、電気絶縁性のセラミック焼結体製
基体内に、電気抵抗体を埋設した構成を有しており、こ
れにリード線を接続するとともに、機器への装着手段を
兼ねるハウジングに保持させてセラミックヒータとして
使用される。
基体内に、電気抵抗体を埋設した構成を有しており、こ
れにリード線を接続するとともに、機器への装着手段を
兼ねるハウジングに保持させてセラミックヒータとして
使用される。
基体は、アルミナ、窒化珪素などの耐熱性、耐熱衝撃性
に優れた電気絶縁性セラミック焼結体で形成され、平板
状、角棒状、あるいは丸棒状など所定の形状を有する。
に優れた電気絶縁性セラミック焼結体で形成され、平板
状、角棒状、あるいは丸棒状など所定の形状を有する。
電気抵抗体は、高融点金属または導電性セラミックから
なる導電路を、その両端部は前記基体の後部に並行して
配し、中間部は前記基体の先端部に蛇行などの所望のパ
ターンで配して形成される。
なる導電路を、その両端部は前記基体の後部に並行して
配し、中間部は前記基体の先端部に蛇行などの所望のパ
ターンで配して形成される。
前記導電路は、前記両端部は断面積が大きく形成されて
電気抵抗の小さい導電部とされ、前記中間部は断面積が
小さく形成されて電気抵抗の大きい発熱部となっている
。
電気抵抗の小さい導電部とされ、前記中間部は断面積が
小さく形成されて電気抵抗の大きい発熱部となっている
。
=2−
このセラミック発熱体を用いたセラミックヒータは、従
来よりディーゼル機関のグロープラグとして実用されて
いる。また近年、電波雑音を生じない利点から、電子制
御装置を備えたガス燃焼機器などの燃焼機器の点火装置
としての使用が検討されている。
来よりディーゼル機関のグロープラグとして実用されて
いる。また近年、電波雑音を生じない利点から、電子制
御装置を備えたガス燃焼機器などの燃焼機器の点火装置
としての使用が検討されている。
またグロープラグでは、発熱体は900℃程度の使用温
度に5秒間前後で昇温すれば性能的に十分であるのに対
し、点火装置用セラミックヒータでは、発熱体は100
0℃以上の温度に1秒間以内に到達できる性能が要求さ
れる。
度に5秒間前後で昇温すれば性能的に十分であるのに対
し、点火装置用セラミックヒータでは、発熱体は100
0℃以上の温度に1秒間以内に到達できる性能が要求さ
れる。
[発明が解決しようとする課題]
しかるに従来のセラミック発熱体は、電気抵抗体の発熱
部の導電路は、基体の側面に近接し、基体の先端面から
は離れて埋設されていた。たとえば発熱部の側端と基体
の側面との距離は0.5mm程度であるのに対し、発熱
部の先端と基体の先端面との距離は3mm以上となって
いた。
部の導電路は、基体の側面に近接し、基体の先端面から
は離れて埋設されていた。たとえば発熱部の側端と基体
の側面との距離は0.5mm程度であるのに対し、発熱
部の先端と基体の先端面との距離は3mm以上となって
いた。
このため、セラミック発熱体が通電されて昇温するとき
、発熱部の埋設されている部分と、その先端の発熱路の
埋設されていない部分との温度差が大きくなり、境界部
分で熱膨張差による熱応力が生じる。よって長期間使用
していると、この熱応力の繰返し作用により、基体の前
記境界部分にクラックが発生しやすい欠点があった。
、発熱部の埋設されている部分と、その先端の発熱路の
埋設されていない部分との温度差が大きくなり、境界部
分で熱膨張差による熱応力が生じる。よって長期間使用
していると、この熱応力の繰返し作用により、基体の前
記境界部分にクラックが発生しやすい欠点があった。
この発明の目的は、上記熱応力が小さくでき、これによ
り長期間使用しても」1記基体の境界部分にクラックが
発生することを防止でき、耐久性に優れるセラミック発
熱体の提供にある。
り長期間使用しても」1記基体の境界部分にクラックが
発生することを防止でき、耐久性に優れるセラミック発
熱体の提供にある。
し課題を解決するための手段]
上記目的達成のため、本発明のセラミック発熱体は、
電気絶縁性セラミック焼結体からなり、棒状ないし板状
を呈する基体と、 該基体内に埋設された導電路からなり、両端部は前記基
体の後部に並行して配され導電部となっており、中間部
は前記基体の先端部に所定のパターンで配され発熱部と
なっている電気抵抗体とから構成されたセラミック発熱
体において、前記電気抵抗体の発熱部は、該発熱部の先
端と−づ− 基体の先端面との間の距離Yが、発熱部の側端と基体の
側面との間の距離Xに対し、0.7x≦Y≦1.5xの
範囲となるよう前記基体の先端部に埋設する構成を採用
した。
を呈する基体と、 該基体内に埋設された導電路からなり、両端部は前記基
体の後部に並行して配され導電部となっており、中間部
は前記基体の先端部に所定のパターンで配され発熱部と
なっている電気抵抗体とから構成されたセラミック発熱
体において、前記電気抵抗体の発熱部は、該発熱部の先
端と−づ− 基体の先端面との間の距離Yが、発熱部の側端と基体の
側面との間の距離Xに対し、0.7x≦Y≦1.5xの
範囲となるよう前記基体の先端部に埋設する構成を採用
した。
[作用および発明の効果]
本発明のセラミック発熱体は、電気抵抗体の発熱部を、
該発熱部の先端と基体の先端面との間の距@Yが、発熱
部の側端と基体の側面との間の距離Xに対し、0.7X
≦Y≦1.5Xの範囲となるよう形成している。すなわ
ち発熱部の埋設されていない基体の先端部分は小さく設
定され、発熱部での発熱は基体の先端面に迅速に伝達さ
れる。
該発熱部の先端と基体の先端面との間の距@Yが、発熱
部の側端と基体の側面との間の距離Xに対し、0.7X
≦Y≦1.5Xの範囲となるよう形成している。すなわ
ち発熱部の埋設されていない基体の先端部分は小さく設
定され、発熱部での発熱は基体の先端面に迅速に伝達さ
れる。
これにより、通電されて昇温するとき、セラミック発熱
体における電気抵抗体の発熱部が埋設されている部分と
、その先端の電気抵抗体の埋設されていない部分との温
度差が小さくできる。その結果、境界部分での熱膨張差
が微少にできる。よってこの境界部分で生ずる熱応力は
小さく、基体にクラックが発生することが防止でき、セ
ラミックヒータとして使用したとき耐久性に優れる。
体における電気抵抗体の発熱部が埋設されている部分と
、その先端の電気抵抗体の埋設されていない部分との温
度差が小さくできる。その結果、境界部分での熱膨張差
が微少にできる。よってこの境界部分で生ずる熱応力は
小さく、基体にクラックが発生することが防止でき、セ
ラミックヒータとして使用したとき耐久性に優れる。
[実施例]
次に本発明を第1図および第2図に示す実施例に基づき
説明する。
説明する。
本発明にかかるセラミック発熱体1は、窒化珪素、窒化
アルミニウムなどの電気絶縁性で耐熱性および耐熱衝撃
性に優れたセラミック焼結体からなる基体2に、炭化タ
ングステンに窒化珪素を混合してなる導電路30を所定
のパターンで埋設し、電気抵抗体3とした構成を有する
。
アルミニウムなどの電気絶縁性で耐熱性および耐熱衝撃
性に優れたセラミック焼結体からなる基体2に、炭化タ
ングステンに窒化珪素を混合してなる導電路30を所定
のパターンで埋設し、電気抵抗体3とした構成を有する
。
このセラミック発熱体1は、第2図に示す如く、セラミ
ックグリーンシートIAの表面に導電体ペースト3Aを
所定のパターンで被着し、これに同形のセラミックグリ
ーンシートIBを積層して焼成一体化して製造される。
ックグリーンシートIAの表面に導電体ペースト3Aを
所定のパターンで被着し、これに同形のセラミックグリ
ーンシートIBを積層して焼成一体化して製造される。
本実施例では、基体2は、幅5.0mm、長さ50mm
、板厚1.5mmの細長い矩形板状を呈する。
、板厚1.5mmの細長い矩形板状を呈する。
電気抵抗体3を構成する導電路30は、その両端部31
.32が基体2の後端部21に並行して配され導電部と
なっている。また該両端部31、32は、その先端31
1.321の外側面が、基体2の側面2a、2bに露出
した露出面33.34となり、リード線(図示せず)が
接続される。
.32が基体2の後端部21に並行して配され導電部と
なっている。また該両端部31、32は、その先端31
1.321の外側面が、基体2の側面2a、2bに露出
した露出面33.34となり、リード線(図示せず)が
接続される。
導電路30の中間部35は、前記基体2の先端部22に
所定のパターンで配され発熱部4となっている。導電部
の導電路断面積は、発熱部4の導電路断面積の5倍に設
定されている。
所定のパターンで配され発熱部4となっている。導電部
の導電路断面積は、発熱部4の導電路断面積の5倍に設
定されている。
発熱部4は、本実施例では略W字状に形成されており、
両側41.42から基体2の側面2a、2bの距離Xは
、それぞれ0.5mmとなっている。また発熱部4の先
端43.44から先端面2Cまでの距離Yも0.5m、
mとなっている。
両側41.42から基体2の側面2a、2bの距離Xは
、それぞれ0.5mmとなっている。また発熱部4の先
端43.44から先端面2Cまでの距離Yも0.5m、
mとなっている。
これにより、セラミック発熱体1は、通電されて昇温す
るとき、発熱部4が埋設されている部分と、その先端の
発熱部4が埋設されていない部分とに温度差が生じに<
<、発生する熱応力も小さい。
るとき、発熱部4が埋設されている部分と、その先端の
発熱部4が埋設されていない部分とに温度差が生じに<
<、発生する熱応力も小さい。
第3図に通電して1秒経過後のセラミック発熱体1の表
面温度分布を示す。図中1は本発明にかかるセラミック
発熱体1、■はY=5.0mmである以外はセラミック
発熱体1と同一仕様の従来のセラミック発熱体である。
面温度分布を示す。図中1は本発明にかかるセラミック
発熱体1、■はY=5.0mmである以外はセラミック
発熱体1と同一仕様の従来のセラミック発熱体である。
これにより本発明のセラミック発熱体1は先端部での温
度分布が均一であるのに対し、従来のセラミック発熱体
では先端面から3mm前後の境界部分で大きな温度勾配
が生じることが判明する。
度分布が均一であるのに対し、従来のセラミック発熱体
では先端面から3mm前後の境界部分で大きな温度勾配
が生じることが判明する。
前記距離Yは距離Xとほぼ同等であることが望ましいが
、0.7X≦Y≦1.5xの範囲にあれば、セラミック
発熱体1が、常温から1000℃以上の温度に1秒間以
内に到達する程度の急激な昇温に対しても、実用上十分
な耐久性が得られる。
、0.7X≦Y≦1.5xの範囲にあれば、セラミック
発熱体1が、常温から1000℃以上の温度に1秒間以
内に到達する程度の急激な昇温に対しても、実用上十分
な耐久性が得られる。
第4図は第2実施例にかかるセラミック発熱体5を示す
。
。
この実施例では、基体6として直径3.5mmの丸棒を
用いている。これにより基体6は第1実施例の平板形状
に比較し応力集中が生じにくく、且つ外力に対しても大
きい機械的強度を有するので、より優れた耐久性を有す
る。
用いている。これにより基体6は第1実施例の平板形状
に比較し応力集中が生じにくく、且つ外力に対しても大
きい機械的強度を有するので、より優れた耐久性を有す
る。
第5図は第3実施例にかかるセラミック発熱体7を示す
。
。
この実施例では、基体8として巾4.0m、m、厚さ2
.5mmの矩形断面を呈する角棒を用いている。このセ
ラミック発熱体7は、3枚のセラミックグリーンシート
間に同一パターンの導電路90を2層に配して焼成−像
化され、各導電路90.90は電気的に並列接続されて
いる。これにより基体8は第1実施例の平板形状に比較
し、熱応力や外力に対して大きい機械的強度を有するの
で、より優れた耐久性を有する。
.5mmの矩形断面を呈する角棒を用いている。このセ
ラミック発熱体7は、3枚のセラミックグリーンシート
間に同一パターンの導電路90を2層に配して焼成−像
化され、各導電路90.90は電気的に並列接続されて
いる。これにより基体8は第1実施例の平板形状に比較
し、熱応力や外力に対して大きい機械的強度を有するの
で、より優れた耐久性を有する。
セラミック発熱体に供給する電流を増減させて、発熱体
先端部の基体表面温度が20℃から1000℃に到達す
る時間Tを変化させ、上記電気抵抗体の発熱部と基体の
側面との距離Xと、発熱部の先端と基体の先端面との距
IIIYをパラメータとし、前記境界部分にひびわれの
発生する昇温時間を測定(昇温速度を測定することと同
一)した結果を表1に示す。表1から0.7X≦Y≦1
.5Xの範囲にあるテスト品N1〜N5は1秒以内の昇
温に耐えるが、Y=10Xのテスト品N6は1.2秒の
昇温時間でひびわれが発生している。
先端部の基体表面温度が20℃から1000℃に到達す
る時間Tを変化させ、上記電気抵抗体の発熱部と基体の
側面との距離Xと、発熱部の先端と基体の先端面との距
IIIYをパラメータとし、前記境界部分にひびわれの
発生する昇温時間を測定(昇温速度を測定することと同
一)した結果を表1に示す。表1から0.7X≦Y≦1
.5Xの範囲にあるテスト品N1〜N5は1秒以内の昇
温に耐えるが、Y=10Xのテスト品N6は1.2秒の
昇温時間でひびわれが発生している。
表1
○:ひびわれ発生無し
×:ひびわれ発生有り
=10−
第1図は本発明の第1実施例にかかるセラミック発熱体
の斜視図、第2図はその組み付は図、第3図は該発熱体
と従来のセラミック発熱体の温度分布を示すグラフであ
る。第4図は本発明の第2実施例にかかるセラミック発
熱体の組み付は図、第5図は本発明の第3実施例にかか
るセラミック発熱体の斜視図である。 図中、1.5.7・・・セラミック発熱体 2.6.8
・・・セラミック製基体 3・・・電気抵抗体 4・・
・発熱部 30.90・・・導電路 代理人 弁理士 石 黒 健 二
の斜視図、第2図はその組み付は図、第3図は該発熱体
と従来のセラミック発熱体の温度分布を示すグラフであ
る。第4図は本発明の第2実施例にかかるセラミック発
熱体の組み付は図、第5図は本発明の第3実施例にかか
るセラミック発熱体の斜視図である。 図中、1.5.7・・・セラミック発熱体 2.6.8
・・・セラミック製基体 3・・・電気抵抗体 4・・
・発熱部 30.90・・・導電路 代理人 弁理士 石 黒 健 二
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)電気絶縁性セラミック焼結体からなり、棒状ないし
板状を呈する基体と、 該基体内に埋設された導電路からなり、両端部は前記基
体の後部に並行して配され導電部となっており、中間部
は前記基体の先端部に所定のパターンで配され発熱部と
なつている電気抵抗体とから構成されたセラミック発熱
体において、前記電気抵抗体の発熱部は、該発熱部の先
端と基体の先端面との間の距離Yが、発熱部の側端と基
体の側面との間の距離Xに対し、0.7X≦Y≦1.5
Xの範囲となるよう前記基体の先端部に埋設されている
ことを特徴とするセラミック発熱体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63226937A JP2537271B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | セラミツク発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63226937A JP2537271B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | セラミツク発熱体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0275188A true JPH0275188A (ja) | 1990-03-14 |
JP2537271B2 JP2537271B2 (ja) | 1996-09-25 |
Family
ID=16852945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63226937A Expired - Fee Related JP2537271B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | セラミツク発熱体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2537271B2 (ja) |
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1988
- 1988-09-09 JP JP63226937A patent/JP2537271B2/ja not_active Expired - Fee Related
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