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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- 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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