JP2018195425A - 抵抗発熱体 - Google Patents

Abstract

【課題】高温での加熱が要求されるヒーターとして使用することができるとともに、様々な形状の抵抗発熱体とすることが可能であり、幅広い用途でヒーターとして使用することが可能な抵抗発熱体を提供すること。【解決手段】導電性セラミック繊維により形成されたベルト状部材と前記ベルト状部材の両端に配置された２つの電極とからなることを特徴とする抵抗発熱体。【選択図】図２

Description

本発明は、抵抗発熱体に関する。

様々な物を加熱するヒーターとして、導電性セラミックを用いた抵抗発熱体からなるヒーターがある。導電性セラミックは、耐熱性に優れているため、導電性セラミックを抵抗発熱体としたヒーターは、通常のヒーターでは到達できない高温での加熱が可能であり、そのため、様々な分野で使用されている。

特許文献１には、相対密度が９０％以上の円筒状の反応焼結炭化珪素からなり、発熱部が１２０°間隔に配置した３本の溝がスパイラル状に切り込まれている構造、端部が１２０°間隔に配置した３本の溝がストレートに切り込まれている構造及び電極部が内径側に絶縁性耐火物を挿入し、外形側から金属製電極板にて固定した構造であることを特徴とする三相型炭化珪素発熱体が開示されている。
特許文献１には、上記炭化珪素発熱体は、１４００〜１６００℃の高温領域にて使用が可能な省スペース、省電力に寄与する発熱体であることが記載されている。

特開２００１−２５７０５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された構造の抵抗発熱体は、反応焼結炭化珪素から構成されているため、その形状が限定され、複雑形状の抵抗発熱体を形成することが難しい。その結果、用途が限定されてしまうという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、高温での加熱が要求されるヒーターとして使用することができるとともに、様々な形状の抵抗発熱体とすることが可能であり、幅広い用途でヒーターとして使用することが可能な抵抗発熱体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の抵抗発熱体は、導電性セラミック繊維により形成されたベルト状部材と上記ベルト状部材の両端に配置された２つの電極とからなることを特徴とする。

本発明の抵抗発熱体は、両端に電極を有するベルト状部材からなる抵抗発熱体であるため、様々の形状の抵抗発熱体とすることが可能である。すなわち、該ベルト状部材を折り曲げて所定の形状を形成したり、所定形状の部材に巻き付けたり、巻き回したり、所定形状の部材の輪郭に沿うように形成したりすることができる。また、この抵抗発熱体は、導電性セラミック繊維により形成されているので、高温での加熱が要求されるヒーターとして使用することができ、ヒーターとして幅広い用途に使用することができる。

本発明の抵抗発熱体では、上記導電性セラミック繊維は、ＳｉＣ繊維又はカーボン繊維であることが望ましい。
本発明の抵抗発熱体において、導電性セラミック繊維がＳｉＣ繊維であると、１２００℃以上の高温での加熱が可能であり、酸化性雰囲気でも劣化しにくいので、幅広い用途でヒーターとして使用することができる。
また、本発明の抵抗発熱体において、導電性セラミック繊維がカーボン繊維であると、非酸化性雰囲気では、１２００℃以上の高温での加熱が可能である。また、そのままでは、酸化性雰囲気での高温の加熱は難しいが、カーボン繊維を、耐酸化性を有する耐熱材料で被覆することにより、酸化性雰囲気においても、高温での加熱が可能となる。

本発明の抵抗発熱体では、上記ベルト状部材に、上記導電性セラミック繊維を被覆するとともに互いに接合するセラミック接合層が形成されていることが望ましい。
本発明の抵抗発熱体において、上記ベルト状部材に、導電性セラミック繊維を被覆するとともに互いに接合するセラミック接合層が形成されていると、導電性セラミック繊維がばらばらになりにくく、繊維同士が互いに固定されているため、抵抗発熱体の形状をしっかりと固定することができる。従って、セラミック接合層を有する複雑な形状の抵抗発熱体を作製する際には、セラミック接合層を形成する前の可撓性を有していたベルト状部材を曲げたり、巻き回したりすることにより複雑な形状とし、その後、セラミック接合層を形成して硬化させることにより、その形状をしっかりと固定することができる。
また、セラミック接合層を形成することにより、カーボン繊維のように、酸化に弱い繊維であっても、耐酸化性を有するセラミック接合層で被覆することにより、酸化性雰囲気において、高温での加熱が可能となる。

本発明の抵抗発熱体では、上記セラミック接合層は、ＣＶＤ−ＳｉＣであることが望ましい。
本発明の抵抗発熱体において、上記セラミック接合層がＣＶＤ−ＳｉＣであると、ベルト状部材を構成する導電性セラミック繊維と同じセラミックから構成されているので、昇温時や降温時に熱膨張率の違いが小さく剥離しにくい。また、上記セラミック接合層を、導電性セラミック繊維よりも導電性が低いか絶縁性の材料で構成することにより、製造段階でのセラミック接合層の形成による抵抗値の変化を少なくすることができ、精度の高い抵抗発熱体とすることができ、抵抗発熱体同士を近づけても短絡が発生しにくいヒーターとすることができる。

本発明の抵抗発熱体では、上記ベルト状部材は、上記導電性セラミック繊維を織ることにより形成されていることが望ましい。
本発明の抵抗発熱体において、上記ベルト状部材が、上記導電性セラミック繊維を織ることにより形成されていると、抵抗発熱体の強度を強くすることができる上に、２つの電極間を分断することなく１本の導電性セラミック繊維でつなぐことができ、抵抗発熱体の全抵抗の製作誤差を小さくすることができる。

本発明の抵抗発熱体では、上記ベルト状部材は、三次元立体織により形成されていることが望ましい。
本発明の抵抗発熱体において、上記ベルト状部材が三次元立体織により形成されていると、形状がしっかりとするため、所定の厚みを確保することが可能となり、所定のベルト形状を維持することができる。また、セラミック接合層を形成した後は、形状をしっかりと固定することができる。従って、セラミック接合層を形成する前の可撓性を有していたベルト状部材を曲げたりすることにより複雑な形状とした後、セラミック接合層を形成することにより、複雑形状で、形状がしっかりと固定された抵抗発熱体を容易に得ることができる。

本発明の抵抗発熱体では、上記ベルト状部材は、互いに間隔をあけて円柱形状に巻回されていることが望ましい。
本発明の抵抗発熱体において、上記ベルト状部材は、互いに間隔をあけて円柱形状に巻回されていると、上記抵抗発熱体の表面が導電性を有するものであっても、短絡等が発生せず、ヒーターとして好適に使用することができる。また、柱状の抵抗発熱体では、該抵抗発熱体の加熱対象となる装置等の全体を加熱することができる。

本発明の抵抗発熱体では、上記ベルト状部材の長さの１／２となる部分が中心となるように巻回され、上記２つの電極は外側に配置されていることが望ましい。
本発明の抵抗発熱体において、上記ベルト状部材の長さの１／２となる部分が中心となるように巻回され、上記２つの電極は外側に配置されていると、電極が外側に配置されているので、給電しやすく、高温に曝されにくいので電極が熱により劣化しにくい。また、電極を高温に曝さないよう外側に引き出すこともできる。

図１（ａ）は、本発明の三次元立体織物からなるベルト状部材を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したベルト状部材のＡ−Ａ線断面図である。 図２は、輪郭が円柱形状の本発明の抵抗発熱体を模式的に示す平面図である。 図３は、本発明で用いるブレイディング体を作製するためのブレイディング装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図４（ａ）〜（ｄ）は、抵抗発熱体前駆体を作製する工程を模式的に示す工程図である。 図５は、ＳｉＣからなるセラミック接合層が形成された本発明の三次元立体織物からなる抵抗発熱体の表面を撮影した写真である。 図６は、本発明の抵抗発熱体における導電性セラミック繊維を繊維の長さ方向に垂直に切断した際の断面を示したＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真である。

（発明の詳細な説明）
以下、本発明の抵抗発熱体について説明する。
本発明の抵抗発熱体は、導電性セラミック繊維により形成されたベルト状部材と上記ベルト状部材の両端に配置された２つの電極とからなることを特徴とする。

上述のように、本発明の抵抗発熱体を構成するベルト状部材は、導電性セラミック繊維により形成されている。

上記導電性セラミック繊維としては、例えば、カーボン繊維、ＳｉＣ繊維、絶縁性セラミックにカーボン（Ｃ）、金属等の導電性材料を添加して複合化させ、繊維化した複合セラミックス繊維等が挙げられる。

上記した導電性セラミック繊維のなかでは、カーボン繊維及びＳｉＣ繊維が望ましい。
これら導電性セラミック繊維は、手に入れやすく、導電性にも優れているので、抵抗発熱体として好適に用いることができるからである。

本発明では、上記導電性セラミック繊維によりベルト状部材が形成されている。ベルト状部材とは、主に物を固定するために使われるベルトのような形状、すなわち、平たく、細長い形状の部材を言い、帯状部材又は紐状部材とも言い換えることができる。

上記ベルト状部材は、上記導電性セラミック繊維を用いることにより形成されている。
ベルト状部材の態様は特に限定されず、不織布により構成されていてもよく、織布により構成されていてもよい。
不織布とは、繊維を織ったり、編んだりせず、適当な方法で、ウェブ状 (薄綿状) またはマット状に配列させ、接着剤や熱処理によって、繊維相互を接合させて、シート状にしたものをいう。一方、織布とは、繊維を織ることにより形成されたものをいう。

織布の種類は、特に限定されず、例えば、平織、綾織、繻子織、三次元立体織等により形成されたもの等が挙げられるが、これらのなかでは、三次元立体織により形成された三次元立体織物が望ましい。
三次元立体織物とは、立体的に繊維を配列させたものであり、本発明で用いる三次元立体織物は、立体的に繊維を配列させたものであればよく、その形態は特に限定されないが、所定の平面内の複数方向（例えば、配向角０°、４５°、９０°の方向）に配向された導電性セラミック繊維からなる面内糸と、これら面内糸に対して略垂直方向に配向された導電性セラミック繊維からなる厚さ方向糸とから構成された三次元立体織物であることが望ましい。
ブレイディング体とは、繊維を管状となるように織ったものであって、管の表面に沿って互いに逆方向に旋回するように２方向の繊維が配列されたものである。さらに管の長手方向に沿って配列した繊維を加えたブレイディング体も利用することができる。この場合には３方向の繊維が配列して形成されている。

図１（ａ）は、本発明の三次元立体織物からなるベルト状部材を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したベルト状部材のＡ−Ａ線断面図である。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、このベルト状部材１０では、複数の導電性セラミック繊維からなる繊維束を三次元立体織することにより形成されている。すなわち、面内糸からなる繊維束１２と繊維束１３とが配向角９０°で配向して平面状の織物１１が形成されるとともに、この平面状の織物１１は複数層重なるように積層されている。そして、これら複数層の織物１１を構成する繊維束１２と繊維束１３とを結合するように繊維束１２に対して略垂直方向に厚さ方向糸からなる繊維束１４を交差させている。

具体的には、繊維束１４ａは、上下に隣り合う２層の織物１１ａ、１１ｂに対し、厚さ方向糸からなる繊維束１４ａを面内糸からなる繊維束１２ａ、１２ｆ、１２ｃ、１２ｈと交差させ、２層の織物１１ａ、１１ｂを結合している。また、繊維束１４ａを交差させなかった残りの繊維束１２ｅ、１２ｂ、１２ｇ、１２ｄについても、同様に隣の繊維束１４ｂを交差させ、２層の織物１１を結合させている。さらに、上下に隣り合う２層の織物１１ａ、１１ｂの上又は下の織物１１ｃ、１１ｄに関しても、同様の結合方法を用いて結合させており、これにより繊維束１４を用い、複数層の織物１１を結合させ、三次元立体織物としている。従って、平面状の織物１１を何層重ねるかにより、その厚さを自由に設定することができる。なお、この図では、繊維束１３ａ、１３ｂは、上下層の結合には、関与していないが、繊維束１３ａ、１３ｂ等に対し、上記した方法と同様の方法により上下の層を結合させてもよい。

本発明の抵抗発熱体において、上記ベルト状部材が、導電性セラミック繊維を織ることにより形成されていると、抵抗発熱体の強度を強くすることができる上に、２つの電極間を１本の導電性セラミック繊維でつなぐことができ、抵抗発熱体の全抵抗の製作誤差を小さくすることができる。

本発明の抵抗発熱体において、ベルト状部材の両端には、電極が配置されている。
上記電極の材料は、特に限定されるものではなく、導電性材料から構成されていればよい。
具体的な電極の材料としては、例えば、銅、グラファイト、タングステン、モリブデン、亜鉛、アルミニウム、鉄、白金、銀及びこれらの金属合金等が挙げられる。

電極は、例えば、平板状に構成されており、導電性接着剤、ろう材等により、ベルト状部材と接着されていてもよく、電極が繊維状からなり、ベルト状部材に編み込まれることにより、電極となっていてもよい。この場合、導電性セラミック繊維を構成する繊維同士は、導電性接着剤、ろう材等により接着されていることが望ましい。

本発明の抵抗発熱体において、上記ベルト状部材には、ベルト状部材を構成する導電性セラミック繊維を被覆するとともに互いに接合するセラミック接合層が形成されていることが望ましい。

上記ベルト状部材に、導電性セラミック繊維を被覆するとともに互いに接合するセラミック接合層が形成されていると、導電性セラミック繊維がばらばらになりにくく、繊維同士が互いに固定されているため、所定の形状をしっかりと固定、維持することができるからである。
また、セラミック接合層を形成することにより、カーボン繊維のように、酸化に弱い繊維であっても、耐酸化性を有するセラミック接合層で被覆することにより、酸化性雰囲気においても酸化されず、ヒーターとして高温での加熱が可能となる。

本発明の抵抗発熱体において、セラミック接合層の材料は特に限定されるものではなく、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト等の酸化物セラミック等が挙げられる。これらのなかでは、窒化物セラミック又は炭化物セラミックによりセラミック接合層が形成されていることが望ましく、ＳｉＣによりセラミック接合層が形成されていることが望ましい。ＳｉＣは、耐熱性、耐酸化性に優れるため、抵抗発熱体を高温で加熱することができ、高温におけるヒーターとして使用することができるからである。

本発明では、ベルト状部材が導電性セラミック繊維により形成されているが、導電性セラミック繊維同士が接触した部分にセラミック接合層が形成され、導電性セラミック繊維同士がしっかりと結合され、固定されていることが望ましい。また、導電性セラミック繊維が繊維束となっている場合には、繊維同士を隔てる空隙にセラミック接合層が形成され、繊維同士がしっかりと結合、固定されていることが望ましい。また、上記セラミック接合層を、導電性セラミック繊維よりも導電性が低いか絶縁性の材料で構成することにより、製造段階でのセラミック接合層の形成による抵抗値の変化を少なくすることができ、精度の高い抵抗発熱体とすることができ、抵抗発熱体同士を近づけても短絡が発生しにくいヒーターとすることができる。

このような形態のセラミック接合層を形成する方法は、特に限定されないが、ＣＶＤ法によりセラミック接合層が形成されていることが望ましく、特にＣＶＩ法（化学気相含浸法）によりセラミック接合層が形成されていることが望ましい。ＣＶＩ法を用いると、繊維束の中の小さな空隙にも、セラミック接合層を形成することができる。

従って、セラミック接合層を有する複雑な形状の抵抗発熱体を作製する際には、セラミック接合層を形成する前の可撓性を有していたベルト状部材を曲げたり、巻き回したりすることにより複雑な形状とし、その後、セラミック接合層を形成して固定化させる方法が望ましい。これにより、抵抗発熱体の形状をしっかりと固定、維持することができる。

本発明の抵抗発熱体において、ベルト状部材が巻回されることにより円柱形状となった抵抗発熱体を製造する際には、セラミック接合層を形成する前の可撓性を有するベルト状部材を、互いに間隔をあけて円柱形状に巻き回しておき、その後、ＣＶＩ法等を用いてセラミック接合層を形成することが望ましい。

図２は、輪郭が円柱形状の本発明の抵抗発熱体を模式的に示す平面図である。
図２に示すように、この抵抗発熱体２０では、ベルト状部材２６の長さの１／２となる部分（中心軸部）２６ａが中心となるように巻回され、ベルト状部材２６の端部に配設された２つの電極２５ａ、２５ｂは外側に配置されるように構成されている。
このような形状の抵抗発熱体２０は、セラミック接合層を形成する前の可撓性を有していたベルト状部材を図２に示した形状に巻き回すことにより輪郭を円柱形状とし、その後、セラミック接合層を形成して硬化させることにより形成したものである。本発明では、セラミック接合層を形成する前のベルト状部材を抵抗発熱体前駆体ということにする。上記ベルト状部材には、図２に示すように電極が配設されていてもよく、抵抗発熱体前駆体を形成した後、電極を配設してもよい。電極が形成されている場合には、抵抗発熱体前駆体の作製時に、電極にセラミック接合層が形成されないような対策をとる必要がある。また、電極を高温に曝さないよう発熱部から遠ざけるよう外側に引き出してもよい。

他の複雑な形状の抵抗発熱体を形成する場合においても、上記の場合と同様に可撓性を有するベルト状部材を種々の冶具等を使用することにより、所定の形状の抵抗発熱体前駆体を作製し、その後、上記抵抗発熱体前駆体に上記セラミック接合層を形成して、その形状を固定すればよい。
本発明の抵抗発熱体の形状としては、上記した円柱形状の外、幅の狭いベルト状部材を螺旋形状に巻き回し、中心軸部分を空洞とした円筒形状、ベルト状部材が平面形状のまま固定された横長長方形状、三角柱形状、四角柱形状等、長手方向に垂直な断面が多角形で中心部分が空洞の形状、円弧形状等が挙げられる。また、所定形状の部材の輪郭に沿うように形成されたものも挙げられる。
上記した形状とすることにより、効率よく加熱対象を加熱することができるヒーターとなるとともに、従来では難しかった加熱対象に沿って抵抗発熱体が配設されたヒーターとすることもできる。

このように本発明の抵抗発熱体は、任意の形状とすることができ、また、この抵抗発熱体は、導電性セラミック繊維により形成されているので、高温での加熱が要求されるヒーターとして使用することができ、ヒーターとして幅広い用途に使用することができる。

次に、本発明の抵抗発熱体の製造方法について説明する。
本発明の抵抗発熱体の製造方法においては、まず、導電性セラミック繊維を用いてベルト状部材を形成する。

ベルト状部材を不織布により形成する場合、不織布を形成する方法は、特に限定されず、例えば、カーディング方式、エアレイド方式等の乾式法や、抄造法等の湿式法が挙げられる。これらのなかでは、湿式法が好ましく、抄造法がより望ましい。抄造法であれば緻密な抵抗発熱体を得ることができるので、抵抗の低い抵抗発熱体が容易に得られる。また硬い抵抗発熱体が得られるので、変形しにくくすることができる。

上記抄造法により不織布を形成する方法としては、例えば、水等の分散媒と導電性セラミック繊維とバインダ等とを含むスラリーを攪拌して導電性セラミック繊維をよく分散させ、その後、凝集剤等を添加して凝集させ、続いて、濾過用のメッシュに導電性セラミック繊維を含む凝集物を投入し、濾過を行って分散媒を除去し、乾燥させる方法が挙げられる。

ベルト状部材をブレイディング体で形成する方法としては、例えば、図３に記載のようなブレイディング装置を用いることができる。上記方法により、組紐状のブレイディング体を得ることができる。ブレイディング体は、管状に織られているので、途中に繊維の切断面がなく、導電性セラミック繊維を雰囲気ガスから保護することができる。

図３は、本発明で用いるブレイディング体を作製するためのブレイディング装置の一例を模式的に示す斜視図である。
このブレイディング装置３０では、円環形状の台座３１と、円環の中心軸上に配置されたベルト状部材作製部３２と、台座３１の上に配置された、導電性セラミック繊維に撚りを与えつつ、ベルト状部材作製部３２に糸を供給する複数のスピンドル３３とが配置されており、台座３１には、互いに交差しながら逆方向にスピンドル３３を移動させる軌道３４が形成され、一つの軌道３４に複数のスピンドル３３が配設されている。
このブレイディング装置３０で三次元立体織物を作製する際には、スピンドル３３が移動しながら、ベルト状部材作製部３２に導電性セラミック繊維束を供給し、図１に示したような構成の組紐状のブレイディング体を作製することができる。

このようにして作製された可撓性を有するベルト状部材を用い、このベルト状部材を曲げたり、巻き回すことにより、種々の形状の抵抗発熱体前駆体を形成する。

図４（ａ）〜（ｄ）は、上記抵抗発熱体前駆体を作製する工程を模式的に示す工程図である。
抵抗発熱体前駆体を作製する工程では、まず、両端部に電極を備えた、セラミック接合層を形成する前のベルト状部材を用意する。
図４（ａ）は、抵抗発熱体前駆体の作製の際に用いる上記ベルト状部材を模式的に示した正面図であり、図４（ｂ）は、上記ベルト状部材の平面図である。
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベルト状部材４６は、所定幅を有するベルト形状の部材であり、両端部に電極４５ａ、４５ｂを備えている。符号４６ａは、ベルト状部材４６の長さの１／２となる部分（中心軸部）である。なお、上記のように、セラミック接合層を形成する前のベルト状部材４６は、可撓性を有し、自由に曲げたり、巻き回したりすることができる。

次に、図４（ｃ）に示すように、ベルト状部材４６の長さの１／２となる部分（中心軸部）４６ａを屈曲させ、続いて、その部分を中心に巻き回すことにより、輪郭が円柱形状の部材を形成していく。

次に、巻き回しを終了することにより、図４（ｄ）に示すような輪郭が円柱形状の抵抗発熱体前駆体４０を作製することができる。図４（ａ）〜（ｄ）に示した方法で、ベルト状部材を巻き回すことにより、電極４５ａ、４５ｂが外側に配置された抵抗発熱体前駆体４０を作製することができる。抵抗発熱体前駆体は、上記形状に限定されるものではなく、種々の形状のものを作製することができる。なお、図４（ｄ）に示す抵抗発熱体前駆体４０では、電極４５ａ、４５ｂが配設されているが、電極４５ａ、４５ｂは、抵抗発熱体前駆体４０を作製した後、配設してもよい。電極４５ａ、４５ｂが配設されている場合には、電極４５ａ、４５ｂにセラミック接合層が形成されないように、保護層を形成するか、又は、保護部材を配設しておき、セラミック接合層が形成された後、セラミック接合層及び保護層を除去するか、保護部材を取り除く方法が望ましい。
上記の態様で電極を保護した後、抵抗発熱体前駆体にセラミック接合層を形成することにより、本発明の抵抗発熱体を製造することができる。

セラミック接合層を酸化物セラミックにより形成する場合には、例えば、セラミック粉末を含むスラリーにベルト状部材を浸漬し、セラミック粉末の被覆層を形成した後、焼成することにより、セラミック接合層を形成してもよく、ＰＶＤ法（物理気相成長法）によりセラミック接合層を形成してもよく、ＣＶＤ法（化学気相成長法）によりセラミック接合層を形成してもよいが、ＣＶＤ法によりセラミック接合層を形成する方法が望ましい。

また、ＣＶＤ法によりセラミック接合層を形成する際には、ＣＶＩ法（化学気相含浸法）によりセラミック接合層を形成することが望ましく、ＣＶＩ法によりＳｉＣからなるセラミック接合層を形成することが望ましい。
ＣＶＩ法を用いることにより、セラミック繊維、カーボン繊維等の空隙に反応物を析出させ、緻密な複合材料を作製することができる。また、セラミック接合層がＳｉＣ層からなる場合、ＳｉＣ層は、優れた耐熱性を有するとともに、優れた耐酸化性を有する。また、ＳｉＣ層として、導電性が低いセラミック接合層を形成することができるので、製造段階でのセラミック接合層の形成による抵抗値の変化を少なくすることができ、精度の高い抵抗発熱体とすることができ、抵抗発熱体同士を近づけても短絡が発生しにくいヒーターとすることができる。

本発明で用いるＣＶＩ法では、抵抗発熱体前駆体を構成する導電性セラミック繊維束の表面や繊維の間に、メチルトリクロロシラン等の有機シラン系ガスを流しつつ、導電性セラミック繊維束を８００〜１４００℃程度に加熱し、導電性セラミック繊維束の間や導電性セラミック繊維束の周囲に化学蒸着により、ＳｉＣ層を形成する。

上記方法により、導電性セラミック繊維の表面全体及び導電性セラミック繊維を繊維束とした場合には、繊維束の中や繊維束の間及び繊維束の周囲を覆うようにセラミック接合層が形成されるので、例えば、カーボン繊維を用いた場合にも、カーボン繊維自体が空気層に露出するのを防止することができる。従って、酸素を含有するような酸化性の雰囲気で抵抗発熱体として発熱させても、カーボン繊維が酸化により消失するのを防止することができる。

また、上記セラミック接合層を、導電性セラミック繊維よりも導電性が低いか絶縁性の材料で構成することにより、製造段階でのセラミック接合層の形成による抵抗値の変化を少なくすることができ、精度の高い抵抗発熱体とすることができ、抵抗発熱体同士を近づけても短絡が発生しにくいヒーターとすることができる。

図５は、ＳｉＣからなるセラミック接合層が形成された本発明の抵抗発熱体の表面を撮影した写真であり、図６は、本発明の抵抗発熱体を構成する導電性セラミック繊維を繊維の長さ方向に垂直に切断した際の断面を示したＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真である。
図６に示すように、導電性セラミック繊維の間の空隙は、ＳｉＣにより完全に充填されており、導電性セラミック繊維の表面は、セラミック接合層により覆われている。

（実施例）
以下、上記した本発明の抵抗発熱体をさらに具体化した実施例について説明する。

（実施例１）
まず、直径が１１μｍの導電性ＳｉＣ繊維（宇部興産株式会社製 商品名 チラノ繊維）を８００本束ね、導電性ＳｉＣ繊維からなる繊維束を用意する。繊維束の密度は、約２．７ｇ／ｃｍ^３であり、固有抵抗は、１００ｍΩ・ｃｍである。
この繊維束を用い、三次元立体織物作製装置を用い、図１に示した構成の三次元立体織物からなるベルト状部材を作製する。
このベルト状部材は、その幅が５０ｍｍ、長さが２００ｍｍ、厚さが５ｍｍである。

次に、ベルト状部材の両端部に、タングステン製で、その幅が１０ｍｍ、長さが５０ｍｍ、厚さが３ｍｍの電極部材を、ベルト状部材と重なるように、炭素系の導電性接着剤を介してベルト状部材に貼り付け、よく乾燥させることにより２つの電極をベルト状部材の両端部に配設する。

次に、図４に示した方法を用い、ベルト状部材の長さの１／２となる部分（中心軸部）が中心となるように巻き回し、輪郭が円柱形状の抵抗発熱体前駆体を作製する。このとき、巻回されたベルト状部材の隣り合う部分は、接触しないように巻回されており、ベルト状部材同士の間隔は、約５ｍｍに設定されている。

次に、ＣＶＩ法を用い、メチルトリクロロシランをアルゴンガス及び水素ガスで希釈したガスを、１１００℃に加熱した抵抗発熱体前駆体に吹き付け、ＳｉＣ繊維束の内部がＳｉＣのセラミック接合層で充填され、その周囲もＳｉＣのセラミック接合層で被覆された抵抗発熱体の製造を終了する。なお、抵抗発熱体前駆体の電極部分には、セラミックからなる保護部材を配設し、電極部分にセラミック接合層が形成されないようにする。
図５は、上記抵抗発熱体の表面を示す写真であり、図６は、抵抗発熱体を構成する導電性セラミック繊維を繊維の長さ方向に垂直に切断した際の断面を示したＳＥＭ写真である。
製造された抵抗発熱体は、導電性セラミック繊維束の内部及び隣り合う繊維束同士がセラミック接合層でしっかりと固定され、図４（ｄ）に示した形状をしっかりと維持できる抵抗発熱体である。

製造された抵抗発熱体は、導電性を有しているので電流を流し発熱させることができる。また、抵抗発熱体前駆体の段階で自在に形状を変形させることができ、セラミック接合層によって形状が固定する。
なお、セラミック接合層を省略することによりセラミック接合層を有していない抵抗発熱体を同様に得ることができる。この場合、抵抗発熱体の形状を自在に変形させることができる。

（実施例２）
まず、導電性セラミック繊維として、直径が１０μｍの導電性カーボン繊維（東レ株式会社製 商品名Ｔ３００）を１０００本束ね、導電性カーボン繊維からなる繊維束を用意する。繊維束の密度は、約１．７６ｇ／ｃｍ^３であり、固有抵抗は、１．７ｍΩ・ｃｍである。
この繊維束を用い、図３に示すようなブレイディング装置を用い、ブレイディング体からなるベルト状部材を作製した。
このベルト状部材は、その幅が５０ｍｍ、長さが２００ｍｍ、厚さが３ｍｍであった。

この後、実施例１と同様にして、ベルト状部材の両端部に電極を形成し、図４に示すように、ベルト状部材の長さの１／２となる部分（中心軸部）が中心となるように巻き回し、輪郭が円柱形状の抵抗発熱体前駆体を作製する。このとき、巻回されたベルト状部材と隣り合う部分は、接触しないように巻回されており、その間隔は、約７ｍｍに設定されている。

次に、実施例１と同様にメチルトリクロロシランをアルゴンガス及び水素ガスで希釈したガスを用い、このガスを１１００℃に加熱した抵抗発熱体前駆体に吹き付け、導電性カーボン繊維束の内部がＳｉＣのセラミック接合層で充填され、その周囲もＳｉＣのセラミック接合層で被覆された抵抗発熱体の製造を終了する。

実施例１の場合と同様に、製造された抵抗発熱体は、導電性を有しているので電流を流し発熱させることができる。また、表面は、ＳｉＣからなるセラミック接合層が形成されているので酸化消耗することなく、抵抗発熱体に断線等の不都合は発生しない。

１０、２６、４６ ベルト状部材
１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ） 織物
１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ） 繊維束
１３（１３ａ、１３ｂ） 繊維束
１４（１４ａ、１４ｂ） 繊維束
２０ 抵抗発熱体
２５ａ、２５ｂ、４５ａ、４５ｂ 電極
２６ａ、４６ａ 中心軸部
３０ ブレイディング装置
３１ 台座
３２ ベルト状部材作製部
３３ スピンドル
３４ 軌道
４０ 抵抗発熱体前駆体

Claims (8)

1. 導電性セラミック繊維により形成されたベルト状部材と前記ベルト状部材の両端に配置された２つの電極とからなることを特徴とする抵抗発熱体。
2. 前記導電性セラミック繊維は、ＳｉＣ繊維又はカーボン繊維であることを特徴とする請求項１に記載の抵抗発熱体。
3. 前記ベルト状部材には、前記導電性セラミック繊維を被覆するとともに互いに接合するセラミック接合層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の抵抗発熱体。
4. 前記セラミック接合層は、ＣＶＤ−ＳｉＣであることを特徴とする請求項３に記載の抵抗発熱体。
5. 前記ベルト状部材は前記導電性セラミック繊維を織ることにより形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の抵抗発熱体。
6. 前記ベルト状部材は、三次元立体織により形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の抵抗発熱体。
7. 前記ベルト状部材は、互いに間隔をあけて円柱形状に巻回されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の抵抗発熱体。
8. 前記ベルト状部材の長さの１／２となる部分が中心となるように巻回され、前記２つの電極は外側に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の抵抗発熱体。

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