JPH0547959B2 - - Google Patents
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- JPH0547959B2 JPH0547959B2 JP58071484A JP7148483A JPH0547959B2 JP H0547959 B2 JPH0547959 B2 JP H0547959B2 JP 58071484 A JP58071484 A JP 58071484A JP 7148483 A JP7148483 A JP 7148483A JP H0547959 B2 JPH0547959 B2 JP H0547959B2
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- Japan
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- heating element
- ceramic
- powder
- ceramic heater
- pressure
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、耐熱、耐酸化性に優れたセラミツク
ヒーター及びその製造方法に関する。
ヒーター及びその製造方法に関する。
従来、セラミツクの耐高温特性に注目して、セ
ラミツク体中に発熱抵抗体、センサー等の機能性
材料を内蔵させ、発熱効果、感度及び機械的強度
等を高めることが試みられている。
ラミツク体中に発熱抵抗体、センサー等の機能性
材料を内蔵させ、発熱効果、感度及び機械的強度
等を高めることが試みられている。
その例を添付の第１図〜第３図に示す。すなわ
ち第１図は、従来の板状発熱体の斜視概略図であ
る。第１図において、符号１は発熱抵抗体、２は
セラミツク体（熱伝導体）を意味する。第１図に
示した発熱体では、１に通電することにより高温
の熱を発生させるようになつており、各種の用途
をもつている。もちろん、その形状は図示した板
状のものに限らず、円筒状、棒状及び角状等各種
の用途に適合した形状で利用されている。
ち第１図は、従来の板状発熱体の斜視概略図であ
る。第１図において、符号１は発熱抵抗体、２は
セラミツク体（熱伝導体）を意味する。第１図に
示した発熱体では、１に通電することにより高温
の熱を発生させるようになつており、各種の用途
をもつている。もちろん、その形状は図示した板
状のものに限らず、円筒状、棒状及び角状等各種
の用途に適合した形状で利用されている。
また、第２図は、従来の内燃機関用グロープラ
グの部分断面概略図である。第２図において、符
号１１は高融点金属材料の発熱素子、２は第１図
と同義であり、３は保護パイプ、４は本体を意味
する。
グの部分断面概略図である。第２図において、符
号１１は高融点金属材料の発熱素子、２は第１図
と同義であり、３は保護パイプ、４は本体を意味
する。
更に第３図は、従来のエンジンの断熱副室の断
面概略図である。第３図において、１２はヒータ
ーコイル、２はセラミツク体、５はピストン、６
は副室、７は電気取出し端子、８は噴射ノズル、
９はボデイーアースを意味する。
面概略図である。第３図において、１２はヒータ
ーコイル、２はセラミツク体、５はピストン、６
は副室、７は電気取出し端子、８は噴射ノズル、
９はボデイーアースを意味する。
しかして、これら従来のセラミツクヒーター
は、焼成法としてホツトプレス法を使うことが主
であつた。そのため第３図に示すようなホツトプ
ラグは、その製造が困難であつた。
は、焼成法としてホツトプレス法を使うことが主
であつた。そのため第３図に示すようなホツトプ
ラグは、その製造が困難であつた。
ホツトプレス法についてグロープラグを例にし
て添付の第４図で概説する。すなわち第４図は従
来のホツトプレス法の工程図であり、第４図にお
いて、符号１１は第２図と同義であり、２１は相
当するセラミツク材料の粉末成形体を意味する。
て添付の第４図で概説する。すなわち第４図は従
来のホツトプレス法の工程図であり、第４図にお
いて、符号１１は第２図と同義であり、２１は相
当するセラミツク材料の粉末成形体を意味する。
第４図において、工程(a)でセラミツク材料の粉
末成形が行われ、工程(b)で発熱素子１１の取付け
を行い、工程(c)で、温度1500〜1900℃、圧力200
〜500Kg／cm2において、上下から加圧して加熱焼
結して、(d)の形の製品を得る。
末成形が行われ、工程(b)で発熱素子１１の取付け
を行い、工程(c)で、温度1500〜1900℃、圧力200
〜500Kg／cm2において、上下から加圧して加熱焼
結して、(d)の形の製品を得る。
第４図に示したように、従来のホツトプレス法
では、主として上下方向から加圧されるため、セ
ラミツク体の取付口の断面形状がカマボコ形とな
り、外形が円形の特殊なホルダーを介して本体と
接続する不都合と、急加熱時に、可動部に応力集
中が生じて破損しやすい等の欠点があつた。ま
た、上下の型の接合面で欠陥が発生しやすく、過
酷な使用条件下では、接合面から割れが発生する
ことがあつた。更に、最も重要な欠点は、高融点
金属は硬度が大きいため、それがコイル状となつ
ていると、(c)工程における加圧が、該発熱素子に
よつて妨害を受け、この素子に内包されているセ
ラミツク材料の粉末成形体が十分に圧縮されない
点にある。そのために、その内包された組織は強
度が弱いばかりでなく、熱伝導性も悪化し、温度
分布及び温度勾配が大幅に変動するという欠点が
あり、発熱素子の形状も制限され、それに伴い発
熱効果を十分に発揮することができなかつた。
では、主として上下方向から加圧されるため、セ
ラミツク体の取付口の断面形状がカマボコ形とな
り、外形が円形の特殊なホルダーを介して本体と
接続する不都合と、急加熱時に、可動部に応力集
中が生じて破損しやすい等の欠点があつた。ま
た、上下の型の接合面で欠陥が発生しやすく、過
酷な使用条件下では、接合面から割れが発生する
ことがあつた。更に、最も重要な欠点は、高融点
金属は硬度が大きいため、それがコイル状となつ
ていると、(c)工程における加圧が、該発熱素子に
よつて妨害を受け、この素子に内包されているセ
ラミツク材料の粉末成形体が十分に圧縮されない
点にある。そのために、その内包された組織は強
度が弱いばかりでなく、熱伝導性も悪化し、温度
分布及び温度勾配が大幅に変動するという欠点が
あり、発熱素子の形状も制限され、それに伴い発
熱効果を十分に発揮することができなかつた。
本発明は、これら従来技術の欠点を除去するた
めになされたものであり、その目的は、耐熱、耐
酸化性に優れ、かつ短時間で高温加熱を達成する
ことができるセラミツクヒーター及びその製造方
法を提供することにある。
めになされたものであり、その目的は、耐熱、耐
酸化性に優れ、かつ短時間で高温加熱を達成する
ことができるセラミツクヒーター及びその製造方
法を提供することにある。
本発明を概説すれば、本発明の第１の発明は、
セラミツクヒーターに関する発明であつて、非酸
化物型セラミツク体からなる熱伝導体中に、高融
点金属材料からなる発熱素子を内蔵したセラミツ
クヒーターにおいて、該発熱素子が任意の立体的
形状のものであり、該発熱素子を相当するセラミ
ツク材料の粉末中に埋設し、２〜10Kg／cm2の低圧
による粉末加圧成形後、焼結炉内で1500〜1900℃
の高温、1000〜3000Kg／cm2の高圧の不活性ガス中
で焼結したものであることを特徴とする。
セラミツクヒーターに関する発明であつて、非酸
化物型セラミツク体からなる熱伝導体中に、高融
点金属材料からなる発熱素子を内蔵したセラミツ
クヒーターにおいて、該発熱素子が任意の立体的
形状のものであり、該発熱素子を相当するセラミ
ツク材料の粉末中に埋設し、２〜10Kg／cm2の低圧
による粉末加圧成形後、焼結炉内で1500〜1900℃
の高温、1000〜3000Kg／cm2の高圧の不活性ガス中
で焼結したものであることを特徴とする。
また、本発明の第２の発明は、セラミツクヒー
ターの製造方法に関する発明であつて、非酸化物
型セラミツク体からなる熱伝導体中に、高融点金
属材料からなる発熱素子を内蔵したセラミツクヒ
ーターを製造する方法において、発熱素子を相当
するセラミツク材料の粉末中に埋設する工程、２
〜10Kg／cm2の低圧による粉末加圧成形する工程、
及び焼結炉内で1500〜1900℃の高温、1000〜3000
Kg／cm2の高圧の不活性ガス中で焼結を行う工程の
各工程を包含することを特徴とする。
ターの製造方法に関する発明であつて、非酸化物
型セラミツク体からなる熱伝導体中に、高融点金
属材料からなる発熱素子を内蔵したセラミツクヒ
ーターを製造する方法において、発熱素子を相当
するセラミツク材料の粉末中に埋設する工程、２
〜10Kg／cm2の低圧による粉末加圧成形する工程、
及び焼結炉内で1500〜1900℃の高温、1000〜3000
Kg／cm2の高圧の不活性ガス中で焼結を行う工程の
各工程を包含することを特徴とする。
上記第２の発明では、３つの工程が必須要件で
あり、その他に付加工程を設けてもよく、例え
ば、該加圧成形の工程後に、常圧焼結を行う行程
を付加してもよい。
あり、その他に付加工程を設けてもよく、例え
ば、該加圧成形の工程後に、常圧焼結を行う行程
を付加してもよい。
本発明の製造方法によれば、高融点金属からな
る発熱素子に内包されるセラミツク材料の粉末成
形体も、後述するように十分に加圧圧縮されるの
で、該発熱素子は任意の立体的形状のものでよ
い。例えば、従来のホツトプレス法では不十分な
セラミツクヒーター製品であつた、スパイラルコ
イル状のものであつてもよい。その例を第５図に
示す。すなわち第５図は、本発明によるセラミツ
クヒーター中の発熱素子の形状の例の概略図であ
る。第５図ａ及びｂにおいて、符号１１及び２は
第２図と同義である。
る発熱素子に内包されるセラミツク材料の粉末成
形体も、後述するように十分に加圧圧縮されるの
で、該発熱素子は任意の立体的形状のものでよ
い。例えば、従来のホツトプレス法では不十分な
セラミツクヒーター製品であつた、スパイラルコ
イル状のものであつてもよい。その例を第５図に
示す。すなわち第５図は、本発明によるセラミツ
クヒーター中の発熱素子の形状の例の概略図であ
る。第５図ａ及びｂにおいて、符号１１及び２は
第２図と同義である。
本発明で使用する非酸化物型セラミツクは、前
記第１〜３図に示した従来のセラミツクヒーター
で使用可能なセラミツクならばいずれのものでも
よく、その例には窒化けい素及び炭化けい素等が
あるが、中でも窒化けい素系のものが最適であ
る。
記第１〜３図に示した従来のセラミツクヒーター
で使用可能なセラミツクならばいずれのものでも
よく、その例には窒化けい素及び炭化けい素等が
あるが、中でも窒化けい素系のものが最適であ
る。
本発明で使用する高融点金属材料は、相応する
用途に使用可能な高融点の金属及び合金ならば、
いずれのものでもよい。その例にはタングステ
ン、モリプデン、タンタル、レニウム及びそれら
の合金がある。
用途に使用可能な高融点の金属及び合金ならば、
いずれのものでもよい。その例にはタングステ
ン、モリプデン、タンタル、レニウム及びそれら
の合金がある。
次に本発明の製造方法を、添付の第６図により
具体的に説明する。すなわち、第６図は本発明に
よるセラミツクヒーター製造の１例の工程図であ
る。第６図において、符号１１及び２１は第４図
と同義であり、２２はセラミツク材料の粉末、２
３はラバー材のような弾性体である。そして３０
はセラミツクヒーター半製品、４０は焼結炉であ
る。
具体的に説明する。すなわち、第６図は本発明に
よるセラミツクヒーター製造の１例の工程図であ
る。第６図において、符号１１及び２１は第４図
と同義であり、２２はセラミツク材料の粉末、２
３はラバー材のような弾性体である。そして３０
はセラミツクヒーター半製品、４０は焼結炉であ
る。
第６図の工程(a)は粉末成形工程であり、容器に
セラミツク材料の粉末２２と発熱素子１１を充填
し、２〜10Kg／cm2の低圧による加圧（通常、水圧
又は空気圧）を行う。工程(b)では、工程(a)により
得た成形体で、周囲を加工削除して、形を整え
る。次に、所望に応じて常圧焼結を行い、又は行
うことなく、工程(c)で焼成を行う。
セラミツク材料の粉末２２と発熱素子１１を充填
し、２〜10Kg／cm2の低圧による加圧（通常、水圧
又は空気圧）を行う。工程(b)では、工程(a)により
得た成形体で、周囲を加工削除して、形を整え
る。次に、所望に応じて常圧焼結を行い、又は行
うことなく、工程(c)で焼成を行う。
工程(c)において、加圧、加熱装置中には、不活
性ガス、例えばアルゴンガスが充填されており、
この装置内で、1500〜1900℃の高温度、1000〜
3000Kg／cm2の高圧力で焼結を行う。
性ガス、例えばアルゴンガスが充填されており、
この装置内で、1500〜1900℃の高温度、1000〜
3000Kg／cm2の高圧力で焼結を行う。
第６図の工程(c)に示したように、本発明方法に
おいては、不活性ガスによりあらゆる方向から加
圧される。したがつて、発熱素子が、例えばスパ
イラルコイル状又はより複雑な形状であつても、
その発熱素子に内包されたセラミツク材料の粉末
成形体部分は、少なくとも一方向から圧力、即ち
第６図ｃにおいて発熱素子によつて疎外されない
方向となる垂直方向であつてかつ上向きの圧力が
印加されて圧縮される。そこで従来のホツトプレ
ス法におけるような圧縮の不足は生ぜず、機械的
強度が向上し、従来の欠点を解消することができ
る。
おいては、不活性ガスによりあらゆる方向から加
圧される。したがつて、発熱素子が、例えばスパ
イラルコイル状又はより複雑な形状であつても、
その発熱素子に内包されたセラミツク材料の粉末
成形体部分は、少なくとも一方向から圧力、即ち
第６図ｃにおいて発熱素子によつて疎外されない
方向となる垂直方向であつてかつ上向きの圧力が
印加されて圧縮される。そこで従来のホツトプレ
ス法におけるような圧縮の不足は生ぜず、機械的
強度が向上し、従来の欠点を解消することができ
る。
また、従来のホツトプレス法のように、主とし
て上下の圧力による焼結でないので、製品の形状
を円形とすることができ、取付けを密着させるこ
とができる。他方、第３図に示した複雑な形状の
セラミツクヒーターも容易に製造することができ
るという利点もある。
て上下の圧力による焼結でないので、製品の形状
を円形とすることができ、取付けを密着させるこ
とができる。他方、第３図に示した複雑な形状の
セラミツクヒーターも容易に製造することができ
るという利点もある。
以下、本発明を実施例によつて更に具体的に説
明するが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではない。
明するが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではない。
タングステン線を第５図ａの形に成形し、窒化
けい素粉末を用い、第６図に示した方法により、
低圧の水圧をかけて粉末成形し、加工削除し、
1700℃、1200Kg／cm2で焼結を行つてグロープラグ
を作製した。
けい素粉末を用い、第６図に示した方法により、
低圧の水圧をかけて粉末成形し、加工削除し、
1700℃、1200Kg／cm2で焼結を行つてグロープラグ
を作製した。
これと、従来の常圧焼成法によるグロープラグ
と比較した。従来品は、使用に際し、加熱時間に
20秒を要し、700℃に達するに過ぎなかつた。そ
れに対して、実施例で得られたものは、２秒の加
熱時間でよく、1200℃に到達することができた。
と比較した。従来品は、使用に際し、加熱時間に
20秒を要し、700℃に達するに過ぎなかつた。そ
れに対して、実施例で得られたものは、２秒の加
熱時間でよく、1200℃に到達することができた。
他の高融点金属材料を使用した場合にも、同様
な効果を得た。
な効果を得た。
以上説明したように、本発明のセラミツクヒー
ターは、耐熱、耐酸化性に優れていると共に、発
熱素子に内包されたセラミツク材料の粉末成形体
部分が圧縮されたことに伴い機械的強度が向上
し、更に、常温から高温度に高速度で達すること
ができるという利点を持つている。そして、その
製造に際しては、発熱素子の形状に留意する必要
なく、幅広い使用条件に合致することができると
いう顕著な効果が奏せられる。
ターは、耐熱、耐酸化性に優れていると共に、発
熱素子に内包されたセラミツク材料の粉末成形体
部分が圧縮されたことに伴い機械的強度が向上
し、更に、常温から高温度に高速度で達すること
ができるという利点を持つている。そして、その
製造に際しては、発熱素子の形状に留意する必要
なく、幅広い使用条件に合致することができると
いう顕著な効果が奏せられる。
また、本発明の製造方法は、２〜10Kg／cm2の低
圧粉末成形と、焼結炉内で1500〜1900℃の高温、
1000〜3000Kg／cm2の高圧の不活性ガス雰囲気下で
焼結する工程からなるので、煩雑な温度管理、圧
力管理が不要となり、ヒーターの製造が容易とな
るという効果が奏せられる。
圧粉末成形と、焼結炉内で1500〜1900℃の高温、
1000〜3000Kg／cm2の高圧の不活性ガス雰囲気下で
焼結する工程からなるので、煩雑な温度管理、圧
力管理が不要となり、ヒーターの製造が容易とな
るという効果が奏せられる。
第１図は従来の板状発熱体の斜視概略図、第２
図は従来の内燃機関用グロープラグの部分断面概
略図、第３図は従来のエンジンの断熱副室の断面
概略図、第４図は従来のホツトプレス法の工程
図、第５図は本発明によるセラミツクヒーター中
の発熱素子の形状の例の概略図、第６図は本発明
によるセラミツクヒーター製造の１例の工程図で
ある。 １……発熱抵抗体、２……セラミツク体、５…
…ピストン、６……副室、８……噴射ノズル、１
１……高融点金属材料の発熱素子、１２……ヒー
ターコイル、２１……セラミツク材料の粉末成形
体、２２……セラミツク材料の粉末、２３……弾
性体、３０……セラミツクヒーター半製品、４０
……焼結炉。
図は従来の内燃機関用グロープラグの部分断面概
略図、第３図は従来のエンジンの断熱副室の断面
概略図、第４図は従来のホツトプレス法の工程
図、第５図は本発明によるセラミツクヒーター中
の発熱素子の形状の例の概略図、第６図は本発明
によるセラミツクヒーター製造の１例の工程図で
ある。 １……発熱抵抗体、２……セラミツク体、５…
…ピストン、６……副室、８……噴射ノズル、１
１……高融点金属材料の発熱素子、１２……ヒー
ターコイル、２１……セラミツク材料の粉末成形
体、２２……セラミツク材料の粉末、２３……弾
性体、３０……セラミツクヒーター半製品、４０
……焼結炉。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 非酸化物型セラミツク体からなる熱伝導体中
に、高融点金属材料からなる発熱素子を内蔵した
セラミツクヒーターにおいて、該発熱素子が任意
の立体的形状のものであり、該発熱素子を相当す
るセラミツク材料の粉末中に埋設し、２〜10Kg／
cm2の低圧による粉末加圧成形後、焼結炉内で1500
〜1900℃の高温、1000〜3000Kg／cm2の高圧の不活
性ガス中で焼結したものであることを特徴とする
セラミツクヒーター。 ２ 該発熱素子がスパイラルコイル状である特許
請求の範囲第１項記載のセラミツクヒーター。 ３ 非酸化物型セラミツク体からなる熱伝導体中
に、高融点金属材料からなる発熱素子を内蔵した
セラミツクヒーターを製造する方法において、発
熱素子を相当するセラミツク材料の粉末中に埋設
する工程、２〜10Kg／cm2の低圧による粉末加圧成
形する工程、及び焼結炉内で1500〜1900℃の高
温、1000〜3000Kg／cm2の高圧の不活性ガス中で焼
結を行う工程の各工程を包含することを特徴とす
るセラミツクヒーターの製造方法。 ４ 前記粉末加圧成形の工程後に、常圧焼結する
工程を付加する特許請求の範囲第３項に記載のセ
ラミツクヒーターの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7148483A JPS59198690A (ja) | 1983-04-25 | 1983-04-25 | セラミツクヒ−タ−及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7148483A JPS59198690A (ja) | 1983-04-25 | 1983-04-25 | セラミツクヒ−タ−及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59198690A JPS59198690A (ja) | 1984-11-10 |
| JPH0547959B2 true JPH0547959B2 (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=13461964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7148483A Granted JPS59198690A (ja) | 1983-04-25 | 1983-04-25 | セラミツクヒ−タ−及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59198690A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3821075B2 (ja) * | 2002-09-20 | 2006-09-13 | 住友電気工業株式会社 | セラミックスヒータ及びその製造方法 |
| JP6102577B2 (ja) * | 2013-07-03 | 2017-03-29 | 住友電気工業株式会社 | 腐食性液体の加熱装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU507155B2 (en) * | 1976-01-29 | 1980-02-07 | Aktiebolag Asea | Silicon nitride article |
| JPS54107914A (en) * | 1978-02-10 | 1979-08-24 | Tokyo Shibaura Electric Co | Production of high density silicon nitride base sintered body |
| JPS5527844A (en) * | 1978-08-16 | 1980-02-28 | Tokyo Shibaura Electric Co | Manufacture of silicon nitride sintered article |
| JPS5767296A (en) * | 1980-10-15 | 1982-04-23 | Kyoto Ceramic | Silicon nitride ceramic heater |
| JPS57209887A (en) * | 1981-06-17 | 1982-12-23 | Kobe Steel Ltd | Method of sintering silicon nitride |
| JPS6030606Y2 (ja) * | 1980-12-29 | 1985-09-13 | いすゞ自動車株式会社 | セラミツク製グロ−プラグ |
-
1983
- 1983-04-25 JP JP7148483A patent/JPS59198690A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59198690A (ja) | 1984-11-10 |
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