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JPH08273815A - Self-controlled ceramic heater - Google Patents

Self-controlled ceramic heater

Info

Publication number
JPH08273815A
JPH08273815A JP9757595A JP9757595A JPH08273815A JP H08273815 A JPH08273815 A JP H08273815A JP 9757595 A JP9757595 A JP 9757595A JP 9757595 A JP9757595 A JP 9757595A JP H08273815 A JPH08273815 A JP H08273815A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistance
ceramic heater
heating element
ceramic
self
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9757595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Suzuki
泰彦 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP9757595A priority Critical patent/JPH08273815A/en
Publication of JPH08273815A publication Critical patent/JPH08273815A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミックヒーターにおける急速な昇温を可
能にすると共に、耐熱衝撃性を向上させつつ、自己制御
機能により発熱体の溶断等を防いで耐久性を向上させよ
うとするものである。 【構成】 窒化珪素のセラミックシート(12)に対し
て、抵抗温度係数の比較的小さい導電性粉末よりなる発
熱体(4)及び抵抗温度係数が比較的大きい導電性粉末
よりなる制御抵抗体(5)から構成されるヒートパター
ン(3’)を印刷した上で、同形状、同材料のセラミッ
クシート(12)を積層し、焼成するこによってセラミ
ックヒーター(2)とすることで、発熱体等を内蔵する
セラミックヒーター本体の急速な温度上昇を可能にし、
更にこの温度上昇に伴って増加する制御抵抗体の電気抵
抗により発熱体に通電する加熱電流を減少させて、発熱
体の溶断を防止し、またセラミックヒーター本体が窒化
珪素を主成分とするため耐熱衝撃性を向上させることが
できる。
(57) [Abstract] [Purpose] To enable rapid temperature rise in a ceramic heater, improve thermal shock resistance, and prevent melting of a heating element by a self-control function to improve durability. It is a thing. A heating element (4) made of conductive powder having a relatively small temperature coefficient of resistance and a control resistor (5 made of conductive powder having a relatively large temperature coefficient of resistance) are provided on a ceramic sheet (12) of silicon nitride. After printing the heat pattern (3 ') composed of (1), the ceramic sheets (12) of the same shape and the same material are laminated and fired to form the ceramic heater (2). Enables rapid temperature rise of the built-in ceramic heater body,
Furthermore, the electrical resistance of the control resistor, which increases with this temperature rise, reduces the heating current that is applied to the heating element to prevent the heating element from melting and the ceramic heater body contains silicon nitride as the main component, so that heat resistance is improved. Impact resistance can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、主としてディーゼル
エンジンの低温始動時における燃料の着火や燃焼機器の
着火及び酸素センサーの活性化に使用されるセラミック
ヒーターの構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a ceramic heater which is mainly used for ignition of fuel at low temperature starting of a diesel engine, ignition of combustion equipment and activation of oxygen sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、主としてディーゼルエンジンの低
温始動時における燃料の着火及び燃焼機器の着火に使用
されるセラミックヒーターには、窒化珪素(Si3
4 )を主成分とするセラミックシート上に、タングステ
ン(W)、モリブデン(Mo)等の導電性金属粉末や炭
化タングステン(WC)等の導電性セラミック粉末のペ
ーストによりペーストヒートパターンを印刷すると共
に、適宜板状、円筒状或は巻回状等に成形した後、焼成
することでセラミックヒーターとしてなるものや、酸化
アルミニウム(Al23 )を主成分とするセラミック
シート上にタングステン(W)或はモリブデン(Mo)
等の金属粉末によりヒートパターンを印刷すると共に、
棒状に成形した後、焼成することにより、特に酸素セン
サー用のセラミックヒーターとしてなるものが一般的に
知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, silicon nitride (Si 3 N 3) has been used as a ceramic heater mainly used for ignition of fuel and ignition of combustion equipment at low temperature starting of a diesel engine.
4 ) A paste heat pattern is printed on a ceramic sheet containing 4 ) as a main component with a paste of a conductive metal powder such as tungsten (W) or molybdenum (Mo) or a conductive ceramic powder such as tungsten carbide (WC). After being appropriately formed into a plate shape, a cylindrical shape, or a winding shape, it is fired to form a ceramic heater, or a ceramic sheet containing aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as a main component has tungsten (W) or Is molybdenum (Mo)
While printing a heat pattern with metal powder such as
It is generally known that a ceramic heater, especially for an oxygen sensor, is formed by firing after forming it into a rod shape.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のものにおいて、主としてディーゼルエンジンの低
温始動時における燃料の着火及び酸素センサーの活性化
に使用されるセラミックヒーターにおいて、窒化珪素
(Si34 )又は酸化アルミニウム(Al23)を
主成分とするセラミックシート上に対して、タングステ
ン(W)、モリブデン(Mo)等の導電性金属粉末や炭
化タングステン(WC)等の導電性セラミック粉末によ
りヒートパターンを印刷すると共に、適宜板状、円筒状
或は巻回状等に成形した後、焼成することでセラミック
ヒーターとしてなるものの場合、窒化珪素(Si3
4 )又は酸化アルミニウム(Al23 )を主成分とす
るセラミックシート上に印刷されたヒートパターンは、
タングステン(W)、モリブデン(Mo)等の導電性金
属粉末や炭化タングステン(WC)等の導電性セラミッ
ク粉末よりなる発熱体のみをその構成とするものである
ため、一定電圧の連続通電に対するヒーター温度の制御
機能、すなわち自己制御機能を有しないものであるか
ら、セラミックヒーターの飽和温度が発熱体を構成する
タングステン(W)、モリブデン(Mo)等の導電性金
属粉末や炭化タングステン(WC)等の導電性セラミッ
ク粉末の耐熱温度を限界としてなる昇温特性しか得られ
ず、急速な昇温を行うことが困難である。
However, in the above-mentioned conventional one, in a ceramic heater mainly used for ignition of fuel and activation of oxygen sensor at low temperature starting of a diesel engine, silicon nitride (Si 3 N 4 ) Or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) on a ceramic sheet as a main component, by using conductive metal powder such as tungsten (W) or molybdenum (Mo) or conductive ceramic powder such as tungsten carbide (WC). When a ceramic heater is formed by printing a heat pattern and appropriately forming it into a plate shape, a cylinder shape, or a winding shape, and then firing it, silicon nitride (Si 3 N
4 ) or a heat pattern printed on a ceramic sheet containing aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as a main component,
Since only the heating element made of conductive metal powder such as tungsten (W) or molybdenum (Mo) or conductive ceramic powder such as tungsten carbide (WC) is used as the heating element, the heater temperature for continuous energization at a constant voltage Since the ceramic heater does not have a control function, that is, a self-controlling function, the saturation temperature of the ceramic heater is a conductive metal powder such as tungsten (W), molybdenum (Mo), or tungsten carbide (WC) that constitutes a heating element. It is difficult to perform rapid temperature rising because only the temperature rising characteristics that limit the heat resistant temperature of the conductive ceramic powder are obtained.

【0004】また、タングステン(W)、モリブデン
(Mo)等の導電性金属粉末や炭化タングステン(W
C)等の導電性セラミック粉末によりなる発熱体を有す
るヒートパターンを印刷するセラミックシートを酸化ア
ルミニウム(Al23 )を主成分とするものにおいて
は、セラミックシートの主成分である酸化アルミニウム
(Al23 )自体が耐熱衝撃性において低い性能しか
示すことができないものであるから、酸化アルミニウム
(Al23 )を主成分とするセラミックシート上に印
刷されたヒートパターンに対して急速な昇温を行った場
合には、その低い耐熱衝撃性に起因してセラミックシー
トがワレ等の破損を発生する恐れがある。
Further, conductive metal powder such as tungsten (W), molybdenum (Mo), or tungsten carbide (W) is used.
C) such as a ceramic sheet for printing a heat pattern having a heating element made of a conductive ceramic powder containing aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as a main component, aluminum oxide (Al 2 2 O 3 ) itself can show only low performance in thermal shock resistance, so that it rapidly rises against a heat pattern printed on a ceramic sheet containing aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as a main component. When heated, the ceramic sheet may be damaged due to cracks due to its low thermal shock resistance.

【0005】そこで、この発明は上記従来のものより更
に性能を改善するものであり、安価であって、急速な昇
温が可能であると共に、温度の自己制御機能を有する耐
熱衝撃性に優れたセラミックヒーターを提供しようとす
るものである。
Therefore, the present invention is to further improve the performance as compared with the above-mentioned conventional ones, is inexpensive, is capable of rapid temperature rise, and is excellent in thermal shock resistance having a self-controlling function of temperature. It is intended to provide a ceramic heater.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そのために、窒化珪素
(Si34 )を主成分とするセラミックシートに対し
て、電極取出部と一体に、先端側に温度抵抗係数の比較
的小さい導電性粉末よりなる発熱体と、後端側に温度抵
抗係数の比較的大きい導電性粉末よりなる制御抵抗体を
直列に接続するヒートパターンを印刷すると共に、この
ヒートパターンを印刷する窒化珪素(Si34 )を主
成分とするセラミックシートに対して該ヒートパターン
を覆うようにヒートパターンを印刷しない同形状の窒化
珪素を主成分とするセラミックシートを一体に積層し、
焼成してセラミックヒーターとしてなるものである。
To this end, a ceramic sheet containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a main component is integrated with the electrode lead-out portion, and the tip end side is made of a conductive material having a relatively small temperature resistance coefficient. A heating pattern, in which a heating element made of powder and a control resistor made of conductive powder having a relatively large temperature resistance coefficient are connected in series at the rear end side, is printed, and at the same time, silicon nitride (Si 3 N 3) for printing this heating pattern is printed. 4 ) A ceramic sheet containing silicon nitride as a main component is integrally laminated with a ceramic sheet containing silicon nitride as a main component, which does not have a heat pattern printed thereon so as to cover the heat pattern.
It is fired to form a ceramic heater.

【0007】更に、ヒートパターンを構成する発熱体に
使用される温度抵抗係数の比較的小さい導電性粉末とし
ては、常温から1000℃までの抵抗温度係数を3倍以
下、好ましくは2倍以下となる炭化タングステン(W
C)、窒化タンタル(TaN)、炭化タンタル(Ta
C)、三珪化モリブデン(Mo5 Si3 )或はレニウム
−タングステン合金等の粉末からなるペースト、又はヒ
ートパターンを構成する制御抵抗体に使用される温度抵
抗係数の比較的大きい導電性粉末としては、常温から1
000℃までの抵抗温度係数を4倍以上となる二珪化モ
リブデン(MoSi2 )、タングステン(W)或はモリ
ブデン(Mo)等の粉末からなるペースト粉末を使用し
てなるものである。
Further, as a conductive powder having a relatively small temperature resistance coefficient used for a heating element constituting a heat pattern, the resistance temperature coefficient from room temperature to 1000 ° C. is 3 times or less, preferably 2 times or less. Tungsten carbide (W
C), tantalum nitride (TaN), tantalum carbide (Ta)
C), a paste composed of powder of molybdenum trisilicide (Mo 5 Si 3 ) or rhenium-tungsten alloy, or a conductive powder having a relatively large temperature resistance coefficient used for a control resistor forming a heat pattern, , From room temperature to 1
A paste powder made of powder of molybdenum disilicide (MoSi 2 ), tungsten (W), molybdenum (Mo), or the like, which has a resistance temperature coefficient of 4 times or more up to 000 ° C., is used.

【0008】[0008]

【作用】上記の構成を具えるので、窒化珪素(Si3
4 )を主成分とするセラミックシートに対して、電極取
出部と一体に、温度抵抗係数の比較的小さい導電性粉末
よりなる発熱体と、温度抵抗係数の比較的大きい導電性
粉末よりなる制御抵抗体を直列に接続するヒートパター
ンにより、急速な昇温を可能にすることができると共
に、発熱体に対して直列に接続される制御抵抗体の温度
上昇に伴う抵抗の増加により発熱体に対して通電される
加熱電流が減少し、発熱体の溶断を防止することができ
るものである。
With the above structure, silicon nitride (Si 3 N
4 ) A ceramic sheet mainly composed of a heating element made of conductive powder having a relatively small temperature resistance coefficient and a control resistor made of conductive powder having a relatively large temperature resistance coefficient, integrated with the electrode extraction part. The heat pattern that connects the bodies in series enables rapid temperature rise, and increases the resistance with the temperature rise of the control resistor that is connected in series to the heating element. The heating current to be applied is reduced, and the fusing of the heating element can be prevented.

【0009】更に、ヒートパターンを印刷するセラミッ
クシートを耐熱衝撃性の高い窒化珪素を主成分とするセ
ラミックシートとしているため、急速な昇温を行って、
セラミックシート自体に大きな熱応力が加わっても、セ
ラミックヒーター自体の破損を防止でき、耐久性を向上
させることができるものである。
Further, since the ceramic sheet on which the heat pattern is printed is a ceramic sheet containing silicon nitride having a high thermal shock resistance as a main component, the temperature is rapidly raised.
Even if a large thermal stress is applied to the ceramic sheet itself, the ceramic heater itself can be prevented from being damaged and the durability can be improved.

【0010】[0010]

【実施例】この発明を図に示す実施例により更に説明す
る。(1)は、この発明の実施例である板状の自己制御
型セラミックヒーターであり、この板状の自己制御型セ
ラミックヒーター(1)は、内部に発熱体(4)と制御
抵抗体(5)から構成されるヒートパターン(3)を内
蔵する窒化珪素(Si34 )を主成分とするセラミッ
クヒーター本体(2)と、このセラミックヒーター本体
(2)に内蔵される発熱体(4)と制御抵抗体(5)か
ら構成されるヒートパターン(3)より、自己制御型セ
ラミックヒーター本体(2)の表面に導出される正、負
の電極取出部(6)(7)に対して電気的導通を図るべ
く各々リード線(10)(11)に接続する電極板
(8)(9)から構成されるものである。
The present invention will be further described with reference to the embodiments shown in the drawings. (1) is a plate-shaped self-control type ceramic heater which is an embodiment of the present invention. The plate-shaped self-control type ceramic heater (1) has a heating element (4) and a control resistor (5) inside. ), A ceramic heater body (2) containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a main component, and a heating element (4) incorporated in the ceramic heater body (2). Electricity is applied to the positive and negative electrode lead-out portions (6) (7) derived from the surface of the self-controlled ceramic heater body (2) by the heat pattern (3) composed of the control resistor (5). It is composed of electrode plates (8) and (9) which are connected to the lead wires (10) and (11) in order to achieve electrical continuity.

【0011】そして、窒化珪素(Si34 )を主成分
とするセラミックシート(12)に対して、電極取出部
(6)(7)と一体に、温度抵抗係数の比較的小さい導
電性粉末よりなる発熱体(4)と、温度抵抗係数の比較
的大きい導電性粉末よりなる制御抵抗体(5)を直列に
接続するヒートパターン(3’)を印刷すると共に、こ
のヒートパターン(3’)を印刷する窒化珪素を主成分
とするセラミックシート(12)に対して、上記ヒート
パターンを印刷しない同形状、同材料の窒素珪素を主成
分とするセラミックシート(13)を一体に積層した上
で、プレス成形し、焼成(ホットプレス)してなるもの
である。ここで、ヒートパターン(3)を構成する発熱
体(4)に使用される温度抵抗係数の比較的小さい導電
性粉末には、常温から1000℃までの抵抗温度係数を
3倍以下、好ましくは2倍以下となる炭化タングステン
(WC)、窒化タンタル(TaN)、炭化タンタル(T
aC)、三珪化モリブデン(Mo5 Si3 )或はレニウ
ム−タングステン合金等の粉末のペーストを使用し、又
はヒートパターン(3)を構成する制御抵抗体(5)に
使用される温度抵抗係数の比較的大きい導電性金属粉末
には、常温から1000℃までの抵抗温度係数を4倍以
上となる二珪化モリブデン(MoSi2 )、タングステ
ン(W)或はモリブデン(Mo)等の粉末のペーストを
使用してなるものである。なお、上記ヒートパターン
(3)を印刷するセラミックシート(12)及び、この
セラミックシート(12)において一体に積層されるセ
ラミックシート(13)の成形にあたっては、この発明
の実施例では板状とするが、必要であれば適宜セラミッ
クヒーターの使用目的又は場所に応じて積層したプレス
成形体を棒状或は巻回状に成形した後焼成してもよいも
のである。
Then, with respect to the ceramic sheet (12) containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a main component, the conductive powder having a relatively small temperature resistance coefficient is integrally formed with the electrode lead-out portions (6) and (7). A heat pattern (3 ') in which a heat generating element (4) made of and a control resistor (5) made of conductive powder having a relatively large temperature resistance coefficient is connected in series is printed, and the heat pattern (3') is also printed. On the ceramic sheet (12) containing silicon nitride as a main component for printing, a ceramic sheet (13) containing silicon nitride as a main component of the same shape and the same material as the above heat pattern is integrally laminated. It is formed by press molding and firing (hot pressing). Here, the conductive powder having a relatively small temperature resistance coefficient used for the heating element (4) constituting the heat pattern (3) has a resistance temperature coefficient from room temperature to 1000 ° C. of 3 times or less, preferably 2 times. Twice or less tungsten carbide (WC), tantalum nitride (TaN), tantalum carbide (T
aC), molybdenum trisilicide (Mo 5 Si 3 ) or rhenium-tungsten alloy powder paste, or the temperature resistance coefficient of the control resistor (5) that constitutes the heat pattern (3). For relatively large conductive metal powder, use a paste of powder of molybdenum disilicide (MoSi 2 ), tungsten (W), molybdenum (Mo), etc. that has a resistance temperature coefficient of 4 times or more from room temperature to 1000 ° C. It will be done. In forming the ceramic sheet (12) for printing the heat pattern (3) and the ceramic sheet (13) integrally laminated on the ceramic sheet (12), a plate-like shape is used in the embodiment of the present invention. However, if necessary, the press-molded body laminated according to the purpose or place of use of the ceramic heater may be molded into a rod shape or a winding shape and then fired.

【0012】この発明の実施例である板状の自己制御型
セラミックヒーター(1)は、以上の構成を具えるの
で、実際にリード線(10)(11)と一体となる電極
板(8)(9)を介して、ヒートパターン(3)の末端
に配置される正、負の電極取出部(6)(7)を通じ
て、この電極取出部(6)(7)と一体となる自己制御
型セラミックヒーター本体(2)内に内蔵されるヒート
パターン(3)に対して通電を行うものとすると、この
自己制御型セラミックヒーター本体(2)に内蔵される
ヒートパターン(3)は、窒化珪素を主成分とするセラ
ミックシート(12)に対して、電極取出部(6)
(7)と一体に、温度抵抗係数の比較的小さい導電性粉
末よりなる発熱体(4)と、温度抵抗係数の比較的大き
い導電性粉末よりなる制御抵抗体(5)を直列に接続し
た上に、発熱体(4)及び制御抵抗体(5)における温
度抵抗係数が、発熱体(4)が常温から1000℃にお
いて3倍以下、好ましくは2倍以下であるのに対して、
制御抵抗体(5)は常温から1000℃において4倍以
上の温度抵抗係数が大きいものであるから、発熱体
(4)に大電流を流して急速に昇温させることができる
と共に、発熱体(4)に対して直列に接続される制御抵
抗体(5)の温度の上昇に伴って電気抵抗が著しく増加
することにより、発熱体(4)へ通電される加熱電流が
減少することとなるため、発熱体(4)の過熱による溶
断を防止することができる。
Since the plate-shaped self-regulating ceramic heater (1) according to the embodiment of the present invention has the above-mentioned structure, the electrode plate (8) which is actually integrated with the lead wires (10) and (11). A self-regulating type that is integrated with the electrode lead-out portions (6) and (7) through positive and negative electrode lead-out portions (6) and (7) arranged at the end of the heat pattern (3) via (9). When electricity is applied to the heat pattern (3) built in the ceramic heater body (2), the heat pattern (3) built in the self-control type ceramic heater body (2) is made of silicon nitride. Electrode extraction part (6) for the ceramic sheet (12) as the main component
A heating element (4) made of conductive powder having a relatively small temperature resistance coefficient and a control resistor (5) made of conductive powder having a relatively large temperature resistance coefficient are connected in series together with (7). In addition, the temperature coefficient of resistance of the heating element (4) and the control resistor (5) is 3 times or less, preferably 2 times or less at room temperature to 1000 ° C.
Since the control resistor (5) has a large temperature resistance coefficient four times or more from room temperature to 1000 ° C., a large current can be applied to the heating element (4) to rapidly raise the temperature and the heating element ( Since the electric resistance of the control resistor (5) connected in series with the control element (4) increases remarkably, the heating current supplied to the heating element (4) decreases. It is possible to prevent melting of the heating element (4) due to overheating.

【0013】更に、電極取出部(6)(7)と一体に、
温度抵抗係数の比較的小さい導電性粉末よりなる発熱体
(4)と、温度抵抗係数の比較的大きい導電性粉末より
なる制御抵抗体(5)を直列に接続するヒートパターン
(3)を印刷してなるセラミックシート(12)を、耐
熱衝撃性の高い窒化珪素(Si34 )を主成分とする
セラミックシートとしているので、電極取出部(6)
(7)を通じて発熱体(4)及び制御抵抗体(5)によ
り構成されるヒートパターン(3)へ通電することによ
り発熱体(4)等を内蔵する自己制御型セラミックヒー
ター本体(2)の急速な昇温を行って、窒化珪素を主成
分とする自己制御型セラミックヒーター本体(2)自体
に大きな熱応力が発生しても、この自己制御型セラミッ
クヒーター(1)を構成する自己制御型セラミックヒー
ター本体(2)自体の耐熱衝撃性が著しく高いことか
ら、急速な昇温の伴う自己制御型セラミックヒーター本
体(2)の破損をも防止できることとなるので、自己制
御機能をも含めて、自己制御型セラミックヒーター
(1)としての耐久性を確実に向上させることができる
ものである。
Further, integrally with the electrode take-out portions (6) and (7),
A heating pattern (3), in which a heating element (4) made of conductive powder having a relatively small temperature resistance coefficient and a control resistor (5) made of conductive powder having a relatively large temperature resistance coefficient are connected in series, is printed. Since the resulting ceramic sheet (12) is a ceramic sheet containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) having high thermal shock resistance as a main component, the electrode extraction portion (6)
By rapidly energizing the heat pattern (3) composed of the heating element (4) and the control resistor (5) through (7), the self-regulating ceramic heater body (2) containing the heating element (4) and the like is rapidly mounted. Even if a large thermal stress is generated in the main body (2) of the self-controlling ceramic heater containing silicon nitride as a main component, the self-controlling ceramic heater (1) constituting the self-controlling ceramic heater (1) is heated. Since the thermal shock resistance of the heater body (2) itself is extremely high, it is possible to prevent damage to the self-controlling ceramic heater body (2) that accompanies a rapid temperature rise. The durability of the control type ceramic heater (1) can be surely improved.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上のとおり、窒化珪素を主成分とする
セラミックシートに、電極取出部と一体に、温度抵抗係
数の比較的小さい導電性粉末よりなる発熱体と、温度抵
抗係数の比較的大きい導電性粉末よりなる制御抵抗体を
直列に接続するヒートパターンを印刷すると共に、この
ヒートパターンを覆うようにセラミックシートを積層し
て一体にし、焼成することで自己制御型セラミックヒー
ターとすることで、発熱体への通電によって急速な昇温
を可能にすると共に、制御抵抗の温度上昇に伴う発熱体
の溶断を防ぐ自己制御機能を有することができる上に、
セラミックヒーターの急速な昇温に対する窒化珪素を主
成分とすることでセラミックヒーター本体の耐熱衝撃性
を十分に確保することができ、更に安価に製作すること
ができる優れた効果を有するものである。
As described above, a ceramic sheet containing silicon nitride as a main component, a heating element made of conductive powder having a relatively small temperature resistance coefficient, and a relatively large temperature resistance coefficient are integrated with the electrode extraction portion. By printing a heat pattern that connects control resistors made of conductive powder in series, stacking the ceramic sheets so as to cover this heat pattern and integrating them, and by firing to form a self-controlled ceramic heater, In addition to enabling rapid temperature rise by energizing the heating element, it can have a self-control function to prevent melting of the heating element due to temperature rise of the control resistance.
By using silicon nitride as a main component for the rapid temperature rise of the ceramic heater, it is possible to sufficiently secure the thermal shock resistance of the main body of the ceramic heater, and it has an excellent effect that it can be manufactured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例である板状のセラミックヒー
ターの拡大部分断面正面図である。
FIG. 1 is an enlarged partial sectional front view of a plate-shaped ceramic heater that is an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施例である板状のセラミックヒー
ターのセラミックシートの積層状態を示す分解斜視図で
ある。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a laminated state of ceramic sheets of a plate-shaped ceramic heater that is an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 自己制御型セラミックヒーター 2 自己制御型セラミックヒーター本体 3 ヒートパターン 3’(焼成前の)ヒートパターン 4 発熱体 5 制御抵抗体 6 電極取出部 7 電極取出部 8 電極板 9 電極板 10 リード線 11 リード線 12 (窒化珪素の)セラミックシート 13 (窒化珪素の)セラミックシート 1 Self-Controlling Ceramic Heater 2 Self-Controlling Ceramic Heater Main Body 3 Heat Pattern 3 '(Before Firing) Heat Pattern 4 Heating Element 5 Control Resistor 6 Electrode Extraction Part 7 Electrode Extraction Part 8 Electrode Plate 9 Electrode Plate 10 Lead Wire 11 Lead wire 12 (silicon nitride) ceramic sheet 13 (silicon nitride) ceramic sheet

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05B 3/14 0380−3K H05B 3/14 A Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H05B 3/14 0380-3K H05B 3/14 A

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 窒化珪素を主成分とするセラミックシー
トに対して、電極取出部と一体に、先端側に温度抵抗係
数の比較的小さい導電性粉末よりなる発熱体と、後端側
に温度抵抗係数の比較的大きい導電性粉末よりなる制御
抵抗体を直列に接続するヒートパターンを印刷すると共
に、このヒートパターンを印刷する窒化珪素を主成分と
するセラミックシートに対して該ヒートパターンを覆う
ようにヒートパターンを印刷しない同形状の窒化珪素を
主成分とするセラミックシートを一体に積層し、焼成し
てなる自己制御型セラミックヒーター。
1. A ceramic sheet containing silicon nitride as a main component, integrally with an electrode lead-out portion, a heating element made of conductive powder having a relatively small temperature resistance coefficient on the front end side, and a temperature resistance on the rear end side. A heating pattern is formed by connecting control resistors made of conductive powder having a relatively large coefficient in series, and a ceramic sheet containing silicon nitride as a main component for printing the heating pattern is covered with the heating pattern. A self-regulating ceramic heater that is obtained by integrally laminating and firing ceramic sheets having the same shape as the main component that do not print a heat pattern.
【請求項2】 上記ヒートパターンを構成する発熱体に
使用される温度抵抗係数の比較的小さい導電性粉末とし
ては、常温から1000℃までの抵抗温度係数を3倍以
下、好ましくは2倍以下となるに炭化タングステン(W
C)、窒化タンタル(TaN)、炭化タンタル(Ta
C)、珪化モリブデン(Mo5 Si3 )或はレニウム−
タングステン合金等の粉末からなるペーストを使用する
請求項1記載の自己制御型セラミックヒーター。
2. The conductive powder having a relatively small temperature coefficient of resistance used for the heating element constituting the heat pattern has a resistance temperature coefficient from room temperature to 1000 ° C. of 3 times or less, preferably 2 times or less. Narita tungsten carbide (W
C), tantalum nitride (TaN), tantalum carbide (Ta)
C), molybdenum silicide (Mo 5 Si 3 ) or rhenium
The self-regulating ceramic heater according to claim 1, wherein a paste made of a powder of a tungsten alloy or the like is used.
【請求項3】 上記ヒートパターンを構成する制御抵抗
体に使用される温度抵抗係数の比較的大きい導電性粉末
としては、常温から1000℃までの抵抗温度係数を4
倍以上となる珪化モリブデン(MoSi2 )、タングス
テン(W)或はモリブデン(Mo)等の粉末からなるペ
ーストを使用してなる請求項1記載の自己制御型セラミ
ックヒーター。
3. The conductive powder having a relatively large temperature resistance coefficient used for the control resistor forming the heat pattern has a resistance temperature coefficient of 4 from room temperature to 1000 ° C.
The self-regulating ceramic heater according to claim 1, wherein a paste made of powder of molybdenum silicide (MoSi 2 ), tungsten (W), molybdenum (Mo), etc., which is more than double the amount is used.
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