JPH0810621B2 - セラミック製ヒーター - Google Patents
セラミック製ヒーターInfo
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- JPH0810621B2 JPH0810621B2 JP2144137A JP14413790A JPH0810621B2 JP H0810621 B2 JPH0810621 B2 JP H0810621B2 JP 2144137 A JP2144137 A JP 2144137A JP 14413790 A JP14413790 A JP 14413790A JP H0810621 B2 JPH0810621 B2 JP H0810621B2
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Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、暖房、乾燥、調理等の比較的低温域での
加熱用電源として利用されるヒーターで、特に、物理
的、化学的に優れているだけでなく、耐熱性、強度、経
済性などヒーターとして具備すべき諸条件においても、
金属製材料よりも優れた炭化けい素（SiC）を発熱体材
料として使用するセラミック製ヒーターに関するもので
ある。
加熱用電源として利用されるヒーターで、特に、物理
的、化学的に優れているだけでなく、耐熱性、強度、経
済性などヒーターとして具備すべき諸条件においても、
金属製材料よりも優れた炭化けい素（SiC）を発熱体材
料として使用するセラミック製ヒーターに関するもので
ある。
（従来の技術） SiC単体を発熱体材料とするセラミック製ヒーターの
使用される温度範囲は約900〜1600℃であり、従来のこ
の種のセラミック製ヒーターは、一般工業用加熱の熱源
として多く使用されていた。
使用される温度範囲は約900〜1600℃であり、従来のこ
の種のセラミック製ヒーターは、一般工業用加熱の熱源
として多く使用されていた。
（発明が解決しようとする課題） SiC発熱体は、ニクロム線等の主として低温域での発
熱体材料として古くから使用されてきた金属材料に比較
して、既述のように、ヒーターとしての諸条件において
優れているにも拘わらず、一般工業用加熱の熱源などの
比較的狭い温度範囲での用途に制約されていた。その主
たる原因は、SiC発熱体の電気的特性、つまり、温度抵
抗特性にある。
熱体材料として古くから使用されてきた金属材料に比較
して、既述のように、ヒーターとしての諸条件において
優れているにも拘わらず、一般工業用加熱の熱源などの
比較的狭い温度範囲での用途に制約されていた。その主
たる原因は、SiC発熱体の電気的特性、つまり、温度抵
抗特性にある。
即ち、SiC発熱体の電気抵抗は温度依存性が強い。第
３図はSiC発熱体の温度抵抗特性図を示し、同図から明
らかなように、400℃付近を境にして、それ以下の低温
域では負特性、それ以上の高温域では正特性を持ってい
る。従って、暖房、乾燥、調理などのように、比較的、
低温域で使用される場合は、温度の上昇に伴ない電気抵
抗が急激に小さくなるために、発熱量をほぼ一定に保持
するためには、電圧や電流の制御系が必要となり、ヒー
ター全体としてのコストアップの原因となっている。
３図はSiC発熱体の温度抵抗特性図を示し、同図から明
らかなように、400℃付近を境にして、それ以下の低温
域では負特性、それ以上の高温域では正特性を持ってい
る。従って、暖房、乾燥、調理などのように、比較的、
低温域で使用される場合は、温度の上昇に伴ない電気抵
抗が急激に小さくなるために、発熱量をほぼ一定に保持
するためには、電圧や電流の制御系が必要となり、ヒー
ター全体としてのコストアップの原因となっている。
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、電気抵
抗の温度依存性を解消して、暖房等の低温域での使用に
際しても、電圧や電流の制御系を不要にでき、かつ急速
昇温を可能とできるセラミック製ヒーターを提供するこ
とを目的とする。
抗の温度依存性を解消して、暖房等の低温域での使用に
際しても、電圧や電流の制御系を不要にでき、かつ急速
昇温を可能とできるセラミック製ヒーターを提供するこ
とを目的とする。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明に係るセラミッ
ク製ヒーターは、所定量のニッケル化合物を添加して得
られた多孔質炭化けい素焼結体からなるヒーターであっ
て、該多孔質炭化けい素焼結体の粒界中にニッケルシリ
サイド合金を含有させてなるものである。
ク製ヒーターは、所定量のニッケル化合物を添加して得
られた多孔質炭化けい素焼結体からなるヒーターであっ
て、該多孔質炭化けい素焼結体の粒界中にニッケルシリ
サイド合金を含有させてなるものである。
（作用） この発明によれば、所定量のニッケル化合物を添加し
て得られた多孔質炭化けい素焼結体から構成されるもの
であるから、その多孔質炭化けい素焼結体の粒界中に存
在するニッケルシリサイド合金によって電流が流れ易く
なり、非常に広い範囲の温度域において抵抗変化率をほ
ぼ一定に保つことが可能であり、これによって、SiC単
体の場合にみられる低温域での負特性を消失させて、電
圧や電流の制御系を要することなく、温度変化にかかわ
らず、ほぼ一定の発熱量（出力）が得られる。また、ニ
ッケルシリサイド合金の存在により熱衝撃性の向上も図
れるために、直接通電による急速加熱も可能となり、加
熱効率の増進が図れる。
て得られた多孔質炭化けい素焼結体から構成されるもの
であるから、その多孔質炭化けい素焼結体の粒界中に存
在するニッケルシリサイド合金によって電流が流れ易く
なり、非常に広い範囲の温度域において抵抗変化率をほ
ぼ一定に保つことが可能であり、これによって、SiC単
体の場合にみられる低温域での負特性を消失させて、電
圧や電流の制御系を要することなく、温度変化にかかわ
らず、ほぼ一定の発熱量（出力）が得られる。また、ニ
ッケルシリサイド合金の存在により熱衝撃性の向上も図
れるために、直接通電による急速加熱も可能となり、加
熱効率の増進が図れる。
（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は棒型ヒーターの概略構成図を示し、この棒型
ヒーターは、発熱部１の両端にメタリコン部2A,2Aを含
む冷端部2,2を設けたもので、その冷端部2,2は金属シリ
コンの含浸により電気抵抗を下げている。
ヒーターは、発熱部１の両端にメタリコン部2A,2Aを含
む冷端部2,2を設けたもので、その冷端部2,2は金属シリ
コンの含浸により電気抵抗を下げている。
上記のような棒型ヒーターの発熱体材料として、この
発明では、３重量％〜20重量％の範囲のNi化合物を添加
して得られた多孔質SiC焼結体を用いたのであり、その
多孔質SiC焼結体の粒界中には、SiCとNiOやNiCO3などの
Ni化合物との高温下での反応によって生成されたNinSim
（ニッケルシリサイド合金）が含有されている。
発明では、３重量％〜20重量％の範囲のNi化合物を添加
して得られた多孔質SiC焼結体を用いたのであり、その
多孔質SiC焼結体の粒界中には、SiCとNiOやNiCO3などの
Ni化合物との高温下での反応によって生成されたNinSim
（ニッケルシリサイド合金）が含有されている。
次に、本発明者が行なった実験例について説明する。
純度が97％以上の高純度のSiCの粉末（GC8000）に、N
iOもしくはNiCO3粉末（試薬１級）を１〜10重量％添加
し、さらに、成形助材としてポリエチレングリコール＃
4000（３部）およびメタノール溶剤としてステアリン酸
（１部）を添加し、ボールミルで混合した後、スプレー
ドライヤーで乾燥造粒する。
iOもしくはNiCO3粉末（試薬１級）を１〜10重量％添加
し、さらに、成形助材としてポリエチレングリコール＃
4000（３部）およびメタノール溶剤としてステアリン酸
（１部）を添加し、ボールミルで混合した後、スプレー
ドライヤーで乾燥造粒する。
このようにして得られた造粒粉を金型にとり、1000〜
2000kg/cm2の面圧を加えて、５×５×50lの角柱を成形
した後、真空焼成炉にセットし、1500℃までは10-1〜10
-2Torr下で焼成し、つづいて、アルゴンガス（大気圧）
下で2000℃まで昇温し、１時間保持して焼成を完了す
る。その後、自然冷却して電気抵抗測定用試料を得る。
2000kg/cm2の面圧を加えて、５×５×50lの角柱を成形
した後、真空焼成炉にセットし、1500℃までは10-1〜10
-2Torr下で焼成し、つづいて、アルゴンガス（大気圧）
下で2000℃まで昇温し、１時間保持して焼成を完了す
る。その後、自然冷却して電気抵抗測定用試料を得る。
上記のようにして得られた試料は、ほとんど収縮が認
められなかったが、粒子はネッキングしており、曲げ強
度も８〜15kg/mm2で、気孔率35％の多孔質であっても、
比較的高強度の焼結体が得られた。
められなかったが、粒子はネッキングしており、曲げ強
度も８〜15kg/mm2で、気孔率35％の多孔質であっても、
比較的高強度の焼結体が得られた。
次に、上記焼結体試料の両端にAgペーストで0.1φの
白金線を焼き付け、恒温炉中にセットし、常温〜500℃
での抵抗を２点法により測定した。その結果、第１図で
示すような温度抵抗特性が得られた。
白金線を焼き付け、恒温炉中にセットし、常温〜500℃
での抵抗を２点法により測定した。その結果、第１図で
示すような温度抵抗特性が得られた。
第１図の特性図から明らかなように、NiOの添加量が
３重量％以上のものにおいて、抵抗の不変性が認めら
れ、SiC単体の場合の負特性が完全に消失していること
が確認できた。
３重量％以上のものにおいて、抵抗の不変性が認めら
れ、SiC単体の場合の負特性が完全に消失していること
が確認できた。
なお、NiOの添加量が１重量％未満の場合では、負特
性の消失効果がほとんどなく、３重量％未満〜１重量％
の場合では、負特性の消失効果を有するものの、抵抗が
高すぎてヒーターとして好ましくない。また、10重量％
〜20重量％の場合は、負特性の消失効果を有するもの
の、必要な発熱量を得るための抵抗として十分でない。
性の消失効果がほとんどなく、３重量％未満〜１重量％
の場合では、負特性の消失効果を有するものの、抵抗が
高すぎてヒーターとして好ましくない。また、10重量％
〜20重量％の場合は、負特性の消失効果を有するもの
の、必要な発熱量を得るための抵抗として十分でない。
以上の実験結果から総合的に判断すると、この発明に
係るセラミック製ヒーターにおけるNi化合物の含有量
は、３〜20重量％で、好ましくは５〜10重量％の範囲が
適当であると言える。
係るセラミック製ヒーターにおけるNi化合物の含有量
は、３〜20重量％で、好ましくは５〜10重量％の範囲が
適当であると言える。
この５〜10重量％のNi化合物を添加して得られた多孔
質SiC焼結体の粒界中には、NinSim（ニッケルシリサイ
ド合金）の存在がＸ線回析からも認められ、これが電流
を流れ易くし、抵抗不変特性を呈することになる。
質SiC焼結体の粒界中には、NinSim（ニッケルシリサイ
ド合金）の存在がＸ線回析からも認められ、これが電流
を流れ易くし、抵抗不変特性を呈することになる。
尚、上記実施例では、棒型（JIS第２種）のヒーター
に適用したものを示したが、これ以外にも、板型、柄付
型、割型、ヘアピン型、三相型、スパイラル型、コの字
型など電気回路的に可能なものであれば、どのような形
状のヒーターに適用しても良い。
に適用したものを示したが、これ以外にも、板型、柄付
型、割型、ヘアピン型、三相型、スパイラル型、コの字
型など電気回路的に可能なものであれば、どのような形
状のヒーターに適用しても良い。
（発明の効果） 以上のように、この発明によれば、発熱体材料とし
て、所定量のニッケル化合物を添加して得られた多孔質
炭化けい素焼結体を用いるものであるから、その多孔質
炭化けい素焼結体の粒界中に存在するニッケルシリサイ
ド合金によって電流が流れ易くなり、非常に広い範囲の
温度域において抵抗変化率をほぼ一定に保つ抵抗不変特
性を得ることが可能となる。したがって、SiC単体の場
合にみられる低温域での負特性を消失させて、暖房、乾
燥、調理などの比較的低温で使用される場合の発熱量
（出力）を、電圧や電流の制御系を要することなく、ほ
ぼ一定に保持することができ、これによって、ヒーター
全体の構成の簡素化およびコストダウンを実現できる。
しかも、ニッケルシリサイド合金の存在により結合力お
よび熱衝撃性の向上も図れるために、直接通電による急
速加熱が可能となり、加熱効率の増進を図ることができ
る。
て、所定量のニッケル化合物を添加して得られた多孔質
炭化けい素焼結体を用いるものであるから、その多孔質
炭化けい素焼結体の粒界中に存在するニッケルシリサイ
ド合金によって電流が流れ易くなり、非常に広い範囲の
温度域において抵抗変化率をほぼ一定に保つ抵抗不変特
性を得ることが可能となる。したがって、SiC単体の場
合にみられる低温域での負特性を消失させて、暖房、乾
燥、調理などの比較的低温で使用される場合の発熱量
（出力）を、電圧や電流の制御系を要することなく、ほ
ぼ一定に保持することができ、これによって、ヒーター
全体の構成の簡素化およびコストダウンを実現できる。
しかも、ニッケルシリサイド合金の存在により結合力お
よび熱衝撃性の向上も図れるために、直接通電による急
速加熱が可能となり、加熱効率の増進を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の実施例による棒型のセラミック製ヒ
ーターの概略構成図、第２図はこの発明における発熱体
材料の温度抵抗特性図、第３図はSiC単体の場合の温度
抵抗特性図である。
ーターの概略構成図、第２図はこの発明における発熱体
材料の温度抵抗特性図、第３図はSiC単体の場合の温度
抵抗特性図である。
Claims (1)
- 【請求項１】所定量のニッケル化合物を添加して得られ
た多孔質炭化けい素焼結体からなるヒーターであって、
該多孔質炭化けい素焼結体の粒界中にニッケルシリサイ
ド合金を含有させてなるセラミック製ヒーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2144137A JPH0810621B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | セラミック製ヒーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2144137A JPH0810621B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | セラミック製ヒーター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0436975A JPH0436975A (ja) | 1992-02-06 |
| JPH0810621B2 true JPH0810621B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=15355083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2144137A Expired - Lifetime JPH0810621B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | セラミック製ヒーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810621B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2067756A2 (en) | 2007-11-30 | 2009-06-10 | Ngk Insulator, Ltd. | Silicon carbide based porous material and method for preparation thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5189832B2 (ja) | 2007-12-13 | 2013-04-24 | 日本碍子株式会社 | 炭化珪素質多孔体 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60124385A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-03 | 竹市 冨朗 | 金属結合型ＳｉＣヒ−タ− |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP2144137A patent/JPH0810621B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2067756A2 (en) | 2007-11-30 | 2009-06-10 | Ngk Insulator, Ltd. | Silicon carbide based porous material and method for preparation thereof |
| US8475906B2 (en) | 2007-11-30 | 2013-07-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Silicon carbide based porous material and method for preparation thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0436975A (ja) | 1992-02-06 |
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