(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部と非発熱部とが一体成形されてなるＳｉＣ発熱体の製造方法において、発熱部が実質的にＳｉＣシートの複数層で構成され、非発熱部がＳｉＣシートとＺｒ，Ｗ，Ｎｂよりなる群から選ばれた金属のホウ化物またはけい化物または炭化物のシートを交互に奇数枚積層させて焼結し一体化することを特徴とするＳｉＣ発熱体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガスバーナの点火器等各種燃焼機器の点火用及び加熱に用いるセラミック発熱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスバーナの点火用としては高電圧の火花放電を利用する点火装置が用いられている。
しかしながら、この火花放電を利用した点火装置は点火時に雑音等の電波障害を生じたり、点火に際しても信頼性に欠け、未着火の場合には安全性にも大きな問題があった。そこでこうした問題を解決するために電波障害がなく、短時間の急速昇温が可能な点火器が要望されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
こうした問題点を解決するために、電波障害のない点火器で短時間の急速昇温が可能なセラミック発熱体が提案されている。
一方、セラミック発熱体の中でもＳｉＣ発熱体はすぐれた耐熱性と適当な抵抗値をもち、工業炉用加熱源として幅広く用いられているが、上記の用途の点火器としても各種提案されている。しかし、点火器はその使用上から寸法的に小さいことが必要であるが、他方ＳｉＣは熱伝導率が高く、小型にした場合、非発熱部と金属リード線との接合部の信頼性に問題があった。例えば特公昭５７−９２０３号で提案された小型ヒータは、実質的にＳｉＣからなり発熱部と非発熱部とを形状的に断面積を変えてある。この方法によれば、発熱部に対し、非発熱部はある程度温度を下げられるが、ガス燃焼炉の点火用等、燃焼ガスに長時間暴露されるような用途では接合部の信頼性が急激に低くなり、問題であった。
また他方、特開昭６０−２５８８８９号でセラミックスシートを積層したＳｉＣ発熱体が提案されているが、この方法によれば、非発熱部は発熱部と同材質のＳｉＣのため、非発熱部の温度はほとんど下がらず、やはりガス燃焼炉の点火用等、燃焼ガスに長時間暴露されるような用途では接合部の信頼性が急激に低くなり、問題であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はこうした問題点に鑑み、なされたもので、緻密なＳｉＣ発熱体の非発熱部に関し、非発熱部の抵抗を大幅に低くおさえたＳｉＣ発熱体の製造方法を提供するものである。
すなわち、発熱部と非発熱部とが一体成形されてなるＳｉＣ発熱体の製造方法において、発熱部が実質的にＳｉＣシートの複数層で構成され、非発熱部がＳｉＣシートのＺｒ，Ｗ，Ｎｂよりなる群から選ばれた金属のホウ化物またはけい化物または炭化物のシートを交互に奇数枚積層させて焼結し、一体化することを特徴とする。
【０００５】
【作用】
本発明はＳｉＣのグリーンシートと、より低抵抗のセラミックシートを積層して発熱部と非発熱部とを形成し、一体化してＳｉＣ発熱体を製造する方法である。
ここで、非発熱部をＳｉＣシートとＺｒ，Ｗ，Ｎｂよりなる群から選ばれた金属のホウ化物またはけい化物または炭化物のシートを奇数枚積層としたのは、これらの化合物はいずれも高融点化合物をつくり、しかもＳｉＣシートと熱膨張率がほぼ等しく焼結するのに適当であるからである。熱膨張率が大きく異なると焼結時に割れやキレツが生じるし、偶数枚の積層では非発熱部の抵抗がそれほど小さくならないし、しかも反りを生じやすいからである。
【０００６】
【実施例】
本発明を実施例により詳細に説明する。
【０００７】
【実施例１】
ＳｉＣ粉末に対して助剤Ｂ，Ｃを添加して発熱部原料にバインダーとしてポリビニルブチラール系を用いてシートを作成し、また非発熱部としてホウ化ニオブ（ＮｂＢ２）を主体としたシートを作成した。これらを図１に示すように発熱部にはＳｉＣシート５枚、非発熱部にはＳｉＣシート２枚とホウ化ニオブシートを３枚を積層して加圧した。さらにコの字型に切断して成形体を得た。
この成形体を窒素中１９００〜１９５０℃で焼結し、発熱体素子とした。次に、発熱体素子の両端に金属リード線をロウ付け接合し、ＳｉＣ発熱体とした。ＳｉＣ発熱体の形状を図１に示した。このＳｉＣ発熱体は割れや反り等なく、製作できた。このＳｉＣ発熱体を１３００℃に通電発熱して接合部の温度を測定した。その結果を図４−▲１▼に示した。
【０００８】
【実施例２】
上記実施例１の発熱部シートと非発熱部シートとして、ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ２）シートを準備した。これらを実施例１と同様の方法でＳｉＣ発熱体を製作した。このＳｉＣ発熱体は割れや反り等なく、製作できた。このＳｉＣ発熱体を１３００℃に通電発熱して接合部の温度を測定した。その結果を図４−▲２▼に示した。
【０００９】
【実施例３】
上記実施例１の発熱部シートと非発熱部シートとして、炭化タングステン（ＷＣ）シートを準備した。これらを実施例１と同様の方法でＳｉＣ発熱体を製作した。このＳｉＣ発熱体は割れや反り等なく、製作できた。このＳｉＣ発熱体を１３００℃に通電発熱して接合部の温度を測定した。その結果を図４−▲３▼に示した。
【００１０】
【実施例４】
上記実施例１の発熱部シートと、非発熱部シートとして二けい化タングステン（ＷＳｉ２）シートを準備した。これらを実施例１と同様の方法でＳｉＣ発熱体を製作した。このＳｉＣ発熱体は割れや反り等なく、製作できた。このＳｉＣ発熱体を１３００℃に通電発熱して接合部の温度を測定した。その結果を図４−▲４▼に示す。
【００１１】
【比較例１】
発熱部及び非発熱部ともにＳｉＣ粉末に対して助剤Ｂ，Ｃを添加して、Ｗ５０×Ｌ５０×ｔ５のＳｉＣ焼結体を得た。それを切断加工して非発熱部の断面積が発熱部の断面積より大きくなるようにした。発熱体形状を図２に示した。金属リード線は実施例１と同様にロウ付けした。このＳｉＣ発熱体を１３００℃に通電発熱して接合部の温度を測定した。その結果を図４−▲５▼に示した。この時接合部の温度は短時間で５００℃以上になり、接合部が劣化し通電しなくなってしまった。
【００１２】
【比較例２】
ＳｉＣ粉末に対して助剤Ｂ，Ｃを添加してＳｉＣシートとＡｌＮ主体の絶縁性シートを作成して、これら３枚を積層して加圧した。さらにコの字型に切断して成形体を得た。
この成形体を窒素中１９００〜１９５０℃焼結し、発熱体素子とした。次に、発熱体素子の両端に金属リード線をロウ付け接合し、ＳｉＣ発熱体とした。ＳｉＣ発熱体の形状を図３に示した。このＳｉＣ発熱体は割れや反り等なく、製作できた。このＳｉＣ発熱体を１３００℃に通電発熱して接合部の温度を測定した。その結果を図４−▲６▼に示した。この時接合部の温度は短時間で５００℃以上になり、接合部が劣化し通電しなくなってしまった。
以上から比較例におけるセラミック発熱体が非発熱部の温度上昇により断線したりして長時間の使用に耐えなかったのに対し、本発明のセラミック発熱体は非発熱部の温度上昇も少なく、長時間安定して使用できることがわかった。
【００１３】
【発明の効果】
本発明のセラミック発熱体はガス点火用として従来にない安全で確実な点火器として使用できる。この点火器を使用すれば、長時間の使用に耐え、メンテナンスを含めた大幅なコスト低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＳｉＣ発熱体を示す図。
【図２】従来のＳｉＣ発熱体を示す図。
【図３】従来のＳｉＣ発熱体の他の実施例を示す図。
【図４】接合部の温度変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１．ＳｉＣシート
２．非発熱部シート
３．ＳｉＣ発熱体素子
４．絶縁性シート
５．金属リード線
６．接合部
７．ＳｉＣ発熱体
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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