(57)【要約】      （修正有）【課題】セラミック材料を成形してなる成形体の所定部位に、タングステン粒子とモリブデン粒子の混合粉末を含有する抵抗発熱体材料を配置したセラミックヒーターにおいて、使用中の抵抗発熱体の断線を抑制する。【解決手段】セラミックヒーターは、セラミックからなる本体部と、本体部の内部に設けられる抵抗発熱体からなる発熱部とを備える。抵抗発熱体は、タングステンとモリブデンの固溶体を主成分として含み、タングステンとモリブデンの質量比は、２：８〜８：２であることが好ましく、３：７〜６：４であることがより好ましい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックからなる本体部と、前記本体部の内部に設けられる抵抗発熱体からなる発熱部とを備えるセラミックヒーターであって、
前記抵抗発熱体は、タングステンとモリブデンの固溶体を主成分として含むことを特徴とするセラミックヒーター。
【請求項２】
前記抵抗発熱体におけるタングステンとモリブデンの質量比は、２：８〜８：２である請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項３】
前記抵抗発熱体は、測定範囲を直径１００μｍの円のサイズに設定したＸ線回折測定において、４０〜４１°の範囲に単一のピークが存在する測定結果が得られるものである請求項１又は２に記載のセラミックヒーター。
【請求項４】
前記ピークの半値幅が０．３２°以下である請求項３に記載のセラミックヒーター。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載されたセラミックヒーターの製造方法であって、
セラミック材料を成形してなる成形体の所定部位に、タングステン粒子とモリブデン粒子の混合粉末を含有する抵抗発熱体材料を配置した状態にして、水蒸気を含む雰囲気下で加熱することを特徴とするセラミックヒーターの製造方法。
【請求項６】
前記雰囲気は、水素ガスを含む請求項５に記載のセラミックヒーターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックヒーター及びセラミックヒーターの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、タングステンを主成分とする第１の導体粒子及びモリブデンを主成分とする第２の導体粒子を含む抵抗体を備えたヒーターが開示されている。第１の導体粒子が第２の導体粒子の主成分を副成分として含み、第２の導体粒子が第１の導体粒子の主成分を副成分として含むことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０３４８３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１等に開示されるヒーターの抵抗発熱体は、長時間通電した際に、通電に伴う発熱によってタングステンを主成分とする導体粒子とモリブデンを主成分とする導体粒子の結合部分が分断され、抵抗体が断線することがあった。本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用中の抵抗発熱体の断線が抑制されたセラミックヒーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明のセラミックヒーターは、セラミックからなる本体部と、上記本体部の内部に設けられる抵抗発熱体からなる発熱部とを備えるセラミックヒーターであって、上記抵抗発熱体は、タングステンとモリブデンの固溶体を主成分として含むことを要旨とする。
【０００６】
この構成によれば、抵抗発熱体が、タングステンとモリブデンの固溶体を主成分として含むことにより、粒子間の結合部分が強固になり、使用中の抵抗発熱体の断線を抑制することができる。そして、この抵抗発熱体は、測定範囲を直径１００μｍの円のサイズに設定したＸ線回折測定において、４０〜４１°の範囲に単一のピークが存在する測定結果が得られるものとなる。
【０００７】
本発明のセラミックヒーターについて、上記抵抗発熱体におけるタングステンとモリブデンの質量比は、２：８〜８：２であることが好ましい。この構成によれば、タングステンとモリブデンの質量比が、固溶体の形成に好適なものとなる。
【０００８】
本発明のセラミックヒーターについて、上記抵抗発熱体は、測定範囲を直径１００μｍの円のサイズに設定したＸ線回折測定において、４０〜４１°の範囲に単一のピークが存在する測定結果が得られるものであることが好ましい。
【０００９】
本発明のセラミックヒーターについて、上記ピークの半値幅が０．３２°以下であることが好ましい。半値幅が０．３２°以下となるような固溶体であれば、使用中の抵抗発熱体の断線を十分に抑制することができる。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明のセラミックヒーターの製造方法は、セラミック材料を成形してなる成形体の所定部位に、タングステン粒子とモリブデン粒子の混合粉末を含有する抵抗発熱体材料を配置した状態にして、水蒸気を含む雰囲気下で加熱することを要旨とする。
【００１１】
この構成によれば、タングステンとモリブデンの固溶体を主成分として含み、使用中の断線が抑制された抵抗発熱体からなる発熱部を備えるセラミックヒーターを製造することができる。なお、タングステンとモリブデンの固溶体は、タングステン粒子とモリブデン粒子を混合し、２５００℃以上で加熱することによっても生成されるが、２５００℃以上の温度は、セラミックの焼成温度として現実的なものではない。
【００１２】
本発明のセラミックヒーターの製造方法について、上記雰囲気は、水素ガスを含むことが好ましい。この構成によれば、タングステンとモリブデンの固溶体を主成分として含む抵抗発熱体を効率良く製造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のセラミックヒーターによれば、使用中の抵抗発熱体の断線を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】セラミックヒーターの斜視図。
【図２】セラミックヒーターの横断面図（図１の２−２線断面図）。
【図３】発熱部及び給電部の周方向展開図。
【図４】発熱部の顕微鏡写真。
【図５】配線パターン形成工程（第１印刷工程）を示す斜視図。
【図６】配線パターン形成工程（第２印刷工程）を示す斜視図。
【図７】シート材加工工程を示す斜視図。
【図８】巻き付け工程を示す斜視図。
【図９】巻き付け工程の途中の状態を示す斜視図。
【図１０】巻き付け工程を経て成形された成形体を示す斜視図。
【図１１】抵抗発熱体の電子顕微鏡写真と連続通電抵抗変化率のグラフ。
【図１２】焼成工程前後における抵抗発熱体のＸ線回折パターン。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
図１に示すように、セラミックヒーターは、セラミックからなる長尺状の本体部１０を備えている。本体部１０は、軸方向における一端側に配置されてより径の大きい大径部１０Ａと他端側に配置されてより径の小さい小径部１０Ｂとを有している。本体部１０を構成するセラミックは特に限定されるものではなく、公知のセラミックヒーターの製造に用いられるセラミック材料を用いることができ、例えば、酸化物セラミックが挙げられる。
【００１６】
酸化物セラミックとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、ムライトが挙げられる。
本体部１０の外周形状は特に限定されるものではなく、セラミックヒーターの用途等に応じて、円柱状、円筒状、角柱状、角筒状等に適宜、設定することができる。なお、図１及び図２においては、本体部１０を円柱状とした例について図示している。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本体部１０の大径部１０Ａの内部には、抵抗発熱体からなる発熱部２０と、同じく抵抗発熱体からなる一対の給電部３０の一部とが埋設されている。給電部３０の一部は本体部の小径部１０Ｂの側面に露出している。
【００１８】
発熱部２０は、本体部１０の一端側から他端側に向かって、本体部１０の中心線Ｐに沿って延びるとともに、本体部１０の横断面において、間隔をあけて円状に並ぶ複数の縦方向部分２１と、縦方向部分２１同士を連結する連結部分２２とから構成されている。
【００１９】
図３の周方向展開図に示すように、発熱部２０は、周方向に隣り合う縦方向部分２１の端部同士が、連結部分２２によって本体部１０の一端側及び他端側にて交互に連結されており、発熱部２０は、全体として所謂、櫛歯型の一つながりの導体パターンとなっている。
【００２０】
図３において、連結部分２２によって連結された複数の縦方向部分２１のうち、両末端に位置する二つの縦方向部分２１は、発熱部２０よりも本体部１０の軸方向における他端側に設けられる一対の給電部３０に接続されている。給電部３０は、一端側が本体部１０の大径部１０Ａの内部に埋設され、他端側が本体部１０の小径部１０Ｂの側面に露出している。
【００２１】
図４に示す電子顕微鏡写真は、発熱部２０を構成する抵抗発熱体の断面を撮影したものである。写真上、灰色部分が抵抗発熱体の導体部を構成している。導体部は、タングステンとモリブデンの固溶体を主成分として含んでいる。ここで、「主成分」とは、５０質量％以上を意味するものとする。抵抗発熱体におけるタングステンとモリブデンの質量比は特に限定されないが、２：８〜８：２であることが好ましく、３：７〜６：４であることがより好ましい。上記数値範囲であると、質量比がタングステンとモリブデンの固溶体の形成に好適なものとなる。
【００２２】
図１２に示すように、発熱部２０を構成する抵抗発熱体は、測定範囲を直径１００μｍの円のサイズに設定したＸ線回折測定において、４０〜４１°の範囲に単一のピークが存在する測定結果が得られるものであることが好ましい。４０〜４１°の範囲に存在する単一のピークは、抵抗発熱体が主成分として含むタングステンとモリブデンの固溶体に由来する。また、４０〜４１°の範囲において、タングステン金属やモリブデン金属は測定されないか、測定されたとしてもタングステンとモリブデンの固溶体の回折線に埋もれてピークが現れないものとなる。なお、ピークには、ノイズとして形成されたピークは含まれないものとする。
【００２３】
また、４０〜４１°の範囲に存在するピークの半値幅が０．３２°以下であることが好ましい。半値幅が０．３２°以下となるような固溶体であれば、使用中の抵抗発熱体の断線を十分に抑制することができる。
【００２４】
給電部を構成する材料は特に限定されるものではなく、発熱部と同じ材料で構成されていてもよい。また、公知のセラミックヒーターの給電部に用いられる材料で構成されていてもよい。公知のセラミックヒーターの給電部に用いられる材料としては、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブ、チタン、レニウム、ニッケル、クロム等の高融点金属が挙げられる。
【００２５】
次に、図５〜図１０に基づいて、セラミックヒーターの製造方法について説明する。セラミックヒーターは、以下に記載する配線パターン形成工程、シート材加工工程、巻き付け工程、焼成工程を順に経ることによって製造される。
【００２６】
（配線パターン形成工程）
配線パターン形成工程は、第１印刷工程、第１乾燥工程、第２印刷工程及び第２乾燥工程を有する。
【００２７】
［第１印刷工程］
図５に示すように、焼成することにより絶縁性のセラミックとなるセラミック材料からなるシート材（成形体）１１は、長方形板状に形成されている。この場合、シート材１１の長手方向が本体部１０の軸方向となる第１方向となり、シート材１１の短手方向が第１方向に直交する第２方向となる。シート材１１の大きさは、１つのセラミックヒーターの製造に合わせた１単位サイズに設定されている。シート材１１を構成するセラミック材料としては、上記のセラミック材料を用いることができる。また、シート材１１を構成するセラミック材料には、バインダー等のその他成分が含まれていてもよい。
【００２８】
シート材１１の表面における所定部位に発熱部を構成する配線パターン４０（以下、「第１配線パターン」ともいう。）を印刷して発熱部２０を形成する。第１配線パターン４０は、シート材１１の第１方向においても第２方向においても一方側に偏った領域に印刷され、この領域が発熱領域１１ａとなる。シート材１１の第１方向においても第２方向においても、第１配線パターン４０が印刷されない領域が存在するようにしている。第１配線パターン４０の印刷方法としては、とくに限定されないが、例えば、公知のスクリーン印刷を挙げることができる。
【００２９】
第１配線パターン４０の印刷には、タングステン粒子とモリブデン粒子の混合粉末を含有する導体ペースト（抵抗発熱体材料）が用いられる。導体ペースト中のタングステン粒子の割合は特に限定されないが、１０〜４０質量％であることが好ましい。導体ペースト中のモリブデン粒子の割合は特に限定されないが、２０〜５０質量％であることが好ましい。また、タングステン粒子とモリブデン粒子の配合比は特に限定されないが、質量比で２：８〜８：２であることが好ましい。配合比を上記のようにすることにより、セラミックヒーターを製造した際に、抵抗発熱体におけるタングステン及びモリブデンの質量比を、２：８〜８：２とすることができる。タングステン粒子の平均粒子径は特に限定されないが、１〜５μｍであることが好ましい。モリブデン粒子の平均粒子径は特に限定されないが、１〜５μｍであることが好ましい。
【００３０】
導体ペーストには、タングステン粒子とモリブデン粒子に加えて、無機粒子、有機バインダー、溶剤、分散剤等の材料が含まれていてもよい。タングステン粒子とモリブデン粒子に、これらの材料を適宜混合することによって、導体ペーストを作製することができる。
【００３１】
無機粒子としては特に限定されないが、シート材１１を構成するセラミック材料と同じ材料の無機粒子を用いることが好ましい。
有機バインダーとしては、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、アクリル樹脂などを用いることができる。
【００３２】
溶剤としては、テルピネオールなどを用いることができる。
分散剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルなどを用いることができる。
【００３３】
［第１乾燥工程］
第１印刷工程でシート材１１の表面に印刷された第１配線パターン４０を乾燥させる。乾燥方法としては、とくに限定されないが、例えば、シート材１１を電気乾燥機に入れて加熱する方法を挙げることができる。
【００３４】
［第２印刷工程］
図６に示すように、第１印刷工程で第１配線パターン４０を形成したシート材１１の表面に、給電部を構成する配線パターン４１（以下、「第２配線パターン」ともいう。）を印刷して給電部３０を形成する。第２配線パターン４１は、シート材１１の第１方向において第１配線パターン４０が印刷された発熱領域に隣接した領域に印刷され、この領域が給電領域１１ｂとなる。第２配線パターン４１の印刷に用いられるのは、高融点金属材料を含む第２導体ペーストである。
【００３５】
第２配線パターン４１に用いる導体ペーストは、第１配線パターン４０と同じ導体ペーストを用いても、異なる導体ペーストを用いても構わない。第２配線パターン４１の印刷方法としては、とくに限定されないが、例えば、公知のスクリーン印刷を挙げることができる。
【００３６】
［第２乾燥工程］
第２印刷工程でシート材１１の表面に印刷された第２配線パターン４１を乾燥させる。乾燥方法としては、とくに限定されないが、例えば、シート材１１を電気乾燥機に入れて加熱する方法を挙げることができる。
【００３７】
（シート材加工工程）
第１配線パターン４０及び第２配線パターン４１が形成されたシート材１１が特定形状をなすように削除領域１１ｄを削除する。図６に示すように、削除領域１１ｄは、第１配線パターン４０及び第２配線パターン４１が印刷されていないシート材１１の第２方向における非印刷領域１１ｃ、１１ｄのうち、第１方向において他方側に偏った領域であり、このシート材１１の非印刷領域１１ｃ、１１ｄのうち、削除領域１１ｄとして削除されなかった領域がブランク領域１１ｃとなる。シート材１１の第１方向において、発熱領域１１ａと給電領域１１ｂとの境界Ｋ１は、ブランク領域１１ｃと削除領域１１ｄとの境界Ｋ２よりも内側（発熱領域側）に位置している。したがって、給電領域１１ｂは、シート材１１の第２方向において、ブランク領域１１ｃと削除領域１１ｄとの双方に隣接している。
【００３８】
図７に示すように、削除領域１１ｄが削除されたシート材１１では、発熱領域１１ａと給電領域１１ｂとが第１方向に並設されるとともに、発熱領域１１ａとブランク領域１１ｃとが第２方向に並設されて、給電領域１１ｂの一部が第１方向に突出している。したがって、シート材加工工程を経たシート材１１は、発熱領域１１ａ、給電領域１１ｂ、及びブランク領域１１ｃを有し、全体としてＬ字状の特定形状をなす。
【００３９】
（巻き付け工程）
シート材加工工程を経たシート材１１は、芯材１２に巻き付けられる。芯材１２は、焼成することにより絶縁性のセラミックとなるセラミック材料からなる円柱状の棒材である。図８に示すように、シート材１１を裏返し、シート材１１の発熱領域１１ａ及び給電領域１１ｂのあるシート材１１の端縁にシート材１１の第１方向に沿うように芯材１２を配置させる。
【００４０】
芯材１２の長さは、図７に示すように、シート材１１における発熱領域１１ａ及び給電領域１１ｂが位置する部分の第１方向の長さＬ１にほぼ等しく、シート材１１におけるブランク領域１１ｃの第１方向の長さＬ２よりも長くなっている。芯材１２の円周は、シート材１１における発熱領域１１ａ及び給電領域１１ｂが位置する部分の第２方向の長さＬ３にほぼ等しく、シート材１１におけるブランク領域１１ｃの第２方向の長さＬ４は、芯材１２にシート材１１を１周分、巻き付けた状態の円周よりも長くなっている。
【００４１】
芯材１２の形状は特に限定されるものではなく、円柱状以外に、円筒状、角柱状、角筒状等を採用することができる。芯材１２を構成するセラミック材料は特に限定されるものではなく、公知のセラミックヒーターの製造に用いられるセラミック材料を用いることができる。ただ、シート材１１を構成するセラミック材料と熱膨張係数が近いものであることが好ましく、同セラミック材料と同じであることがより好ましい。また、芯材１２を構成するセラミック材料には、バインダー等のその他成分が含まれていてもよい。
【００４２】
図９に示すように、発熱領域１１ａ及び給電領域１１ｂが外側となるように芯材１２にシート材１１を第２方向に沿って巻き付ける。芯材１２の円周とシート材１１の長さＬ３との関係は上述のとおりほぼ等しいため、芯材１２にシート材１１を１周分、巻き付けた状態では、第１配線パターン４０及び第２配線パターン４１が外周側に露出している。
【００４３】
図９に示すように、発熱領域１１ａ及び給電領域１１ｂが巻き付けられた芯材１２は、さらに第２方向に沿ってブランク領域１１ｃが巻き付けられる。ブランク領域１１ｃの第２方向における長さは、芯材１２に対してブランク領域１１ｃによる層が３層となるように設定されている。したがって、発熱領域１１ａ及び給電領域１１ｂが巻き付けられた芯材１２は、３周にわたってブランク領域１１ｃを巻き付ける。
【００４４】
図１０は、芯材１２にシート材１１が巻き付けられた後の成形体の全体構成を示している。シート材１１は、削除領域１１ｄが削除されて全体としてＬ字状をなすように形成され、このシート材１１が巻き付け工程に供される。そのため、芯材１２にシート材１１を巻き付けた状態では、ブランク領域１１ｃは、発熱領域１１ａの全体を被覆する。また、ブランク領域１１ｃは、給電領域１１ｂのうち、第１方向の内側（第１配線パターン側）部分を被覆するものの、第１方向の外側部分を被覆しない。したがって、給電領域１１ｂのうち、第１方向の外側部分は、外部に露出している。
【００４５】
（焼成工程）
巻き付け工程を経た成形体を、水蒸気が２００〜５００ｇ／ｈの割合で導入される雰囲気下で加熱する。焼成工程は、公知の単独炉、いわゆるバッチ炉や、連続炉を用いて行うことができる。焼成温度は特に限定されないが、１５００〜１６００℃が好ましく、１５４０〜１５７０℃であることがより好ましい。焼成時間は特に限定されないが、上記の焼成温度において１〜５時間保持することが好ましく、２〜４時間保持することがより好ましい。雰囲気を構成するガスとしては、特に限定されず、水素や一酸化炭素等の還元ガスを採用することができるが、水素を用いることが好ましい。また、ガスには、適宜、窒素やアルゴン等の不活性ガスが混合されていてもよい。
【００４６】
水蒸気を導入する方法は特に限定されないが、例えば、以下の方法を採用することができる。まず、水を入れた容器に還元ガスを供給し、還元ガスをバブリングすることによって、還元ガスに水分を含有させる。水分を含有した還元ガスを炉内に導入することにより、水蒸気を導入することができる。また、炉内に導入する還元ガスの流量を調整することにより、水蒸気の量を調整することができる。水蒸気の量は、炉内に導入する手前におけるガスの露点を測定し、この露点における飽和水蒸気量（ｇ／ｍ３）と流量（ｍ３／ｈ）を掛け合わせることによって算出することができる。
【００４７】
また、焼成工程の前に、必要に応じて、脱脂工程、脱炭工程を行ってもよい。
図２では、芯材１２とシート材１１との間に界面が示されているが、芯材１２とシート材１１とが同じ絶縁性セラミックで構成されている場合、焼成工程後に芯材１２とシート材１１との界面は消失させることができる。
【００４８】
この焼成によって、成形体がセラミック化してセラミックヒーターが得られる。上記のように、巻き付け工程に供されるシート材１１は、全体としてＬ字状をなしている。そのため、本体部１０は、大径部１０Ａと小径部１０Ｂとを有していて、給電部３０は、一端側が大径部１０Ａの内部に埋設され、他端側が本体部１０の小径部１０Ｂの側面に露出している。
【００４９】
本実施形態の作用を説明する。
導体ペーストに含まれるタングステン粒子とモリブデン粒子は、水蒸気を含む雰囲気下で加熱されると、水蒸気に含まれる酸素原子によって粒子表面が酸化される。粒子表面が酸化されることによって融点が下がり粒子の結合部分が形成されやすくなる。さらに、還元雰囲気に曝されることにより、タングステン粒子とモリブデン粒子の表面の酸化膜が除去されやすくなるため、合金を得ることが容易になる。これにより、２５００℃以上の高温に加熱することなく、タングステンとモリブデンの固溶体を作製することができる。
【００５０】
本実施形態の効果を説明する。
（１）抵抗発熱体が、タングステンとモリブデンの固溶体を主成分として含むことにより、粒子間の結合部分が強固になり、使用中の抵抗発熱体の断線を抑制することができる。また、抵抗発熱体は、測定範囲を直径１００μｍの円のサイズに設定したＸ線回折測定において、４０〜４１°の範囲に単一のピークが存在する測定結果が得られるものとなる。
【００５１】
（２）抵抗発熱体におけるタングステンとモリブデンの質量比は、２：８〜８：２である。タングステンとモリブデンの質量比が、固溶体の形成に好適なものとなるため、抵抗発熱体の熱的安定性が好適に向上する。
【００５２】
（３）ピークの半値幅が０．３２°以下である。半値幅が０．３２°以下となるような固溶体であれば、使用中の抵抗発熱体の断線を十分に抑制することができる。
（４）セラミックヒーターの製造方法は、セラミック材料を成形してなる成形体の所定部位に、タングステン粒子とモリブデン粒子の混合粉末を含有する抵抗発熱体材料を配置した状態にして、水蒸気を含む雰囲気下で加熱する。したがって、２５００℃以上に加熱することなく、タングステンとモリブデンの固溶体を形成することができる。
【００５３】
（５）雰囲気は、水素ガスを含む。したがって、タングステンとモリブデンの固溶体を主成分として含む抵抗発熱体を効率良く製造することができる。
本実施形態は、次のように変更して実施することも可能である。また、上記実施形態の構成や以下の変更例に示す構成を適宜組み合わせて実施することも可能である。
【００５４】
・抵抗発熱体が、タングステンとモリブデンの固溶体を主成分として含んでいれば、セラミックヒーターの構成は、本実施形態の構成に限定されない。
【実施例】
【００５５】
以下、上記実施形態をさらに具体化した実施例について説明する。
（実施例１）
上記実施形態において説明した図５〜１０に示す製造方法を用いて、図１に示す円柱状のセラミックヒーターを複数、製造した。製造方法における製造条件、及び得られたセラミックヒーターの構成は、以下のとおりである。
【００５６】
（製造条件）
セラミック材料の配合（Ａｌ２Ｏ３：９２質量％、Ｎａ２Ｏ３：０．３２質量％、ＭｇＯ：０．５質量％、ＣａＯ：１．８質量％、ＳｉＯ２：５．１質量％）。
【００５７】
導体ペーストの配合（Ｗ：２３．９質量％、Ｍｏ：３５．９質量％、Ａｌ２Ｏ３：１８．９質量％、有機バインダー（ＰＶＢ）：９．１質量％、溶剤（テルピネオール）：１１．５質量％、分散剤（ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル）：０．７質量％）。
【００５８】
発熱部を構成する配線パターン及び給電部を構成する配線パターンは同じ導体ペーストを用いて形成した。
抵抗発熱体に含まれるタングステン（Ｗ）とモリブデン（Ｍｏ）の質量比（Ｗ：Ｍｏ＝４：６）
焼成条件：水蒸気を含む還元雰囲気下、１５５０℃で４時間保持した。還元ガスには、水素と窒素の混合ガスを用いた。水蒸気の量は、３４０ｇ／ｈに設定した。
【００５９】
（セラミックヒーターの構成）
寸法：直径３．２ｍｍ×長さ５０ｍｍ（給電部が設けられている部分の直径２．７ｍｍ）
（実施例２）
水蒸気の量を３４６ｇ／ｈに設定したこと以外は、実施例１と同様にしてセラミックヒーターを作製し、これを実施例２のセラミックヒーターとした。
【００６０】
（比較例１）
水蒸気の量を１９１ｇ／ｈに設定したこと以外は、実施例１と同様にしてセラミックヒーターを作製し、これを実施例２のセラミックヒーターとした。
【００６１】
（評価試験）
実施例及び比較例のセラミックヒーターについて、抵抗発熱体の電子顕微鏡観察及び抵抗発熱体の連続通電抵抗変化率を測定した。連続通電抵抗変化率は、空気中、１１００℃、１０００時間の条件によって測定した。８０時間毎に抵抗を測定した。電子顕微鏡観察は、抵抗発熱体の断面における反射電子像を観察した。
【００６２】
図１１に、実施例１、２及び比較例１について行った電子顕微鏡観察と、連続通電抵抗変化率測定の結果を示す。
図１１に示すように、比較例１の抵抗発熱体では、薄い灰色部分と濃い灰色部分とが明確に分かれていた。色の濃淡は、電子線の反射量の差異によって生じ、一般に、原子番号が大きい元素ほど、反射量が多くなって薄い灰色として観察される。そのため、比較例１の抵抗発熱体では、タングステン（薄い灰色部分）とモリブデン（濃い灰色部分）とが分かれて存在しており、固溶体は形成されていないと推測される。これに対し、実施例１、２では、薄い灰色部分と濃い灰色部分の境界が曖昧になっており、全体として略均一な灰色を示していた。よって、タングステンとモリブデンの固溶体を主成分として含んでいると推測される。
【００６３】
また、１１００℃での連続通電において、比較例１では、通電開始とともに抵抗が低下し、約２００時間後に断線した。これに対し、実施例１、２では、１０００時間後においても抵抗変化率が１０％以下であり、使用中の抵抗発熱体の断線が抑制されるとともに、抵抗変化率が低く抑えられていることが確認された。
【００６４】
次に、実施例１のセラミックヒーターについて、抵抗発熱体のＸ線回折測定を行った。参考例として、焼成前の抵抗発熱体についてもＸ線回折測定を行った。
抵抗発熱体のＸ線回折測定は、Ｘ線回折装置（リガク社製、Ｕｌｔｉｍａ  ＩＶ）を用いて測定した。ＣｕＫα線（λ＝０．１５４１８ｎｍ）を使用し、４０ｋＶ、４０ｍＡ、ＦＴ法、集中法で行った。また、測定条件は、スキャン範囲：４０〜４５°、スキャンスピード：０．５°／ｍｉｎ、発散スリット：２／３°、発散縦制限スリット：１０ｍｍ、受光スリット：０．３ｍｍ、モノクロ受光スリット：０．８ｍｍ、モノクロメータ使用とした。Ｘ線回折測定は、抵抗発熱体の断面における直径１００μｍの円のサイズの領域に対して行った。
【００６５】
図１２に、Ｘ線回折パターンとピークの半値幅を示す。
図１２に示すように、参考例では、タングステン金属に由来するピークと、モリブデン金属に由来するピークが確認された。これに対し、実施例１では、約４０．４°に単一のピークが確認され、このピークの半値幅は、０．３０４°であった。このピークは、タングステンとモリブデンの固溶体に由来するものであると推測される。また、４０〜４１°の範囲において、タングステン金属やモリブデン金属に由来するピークは確認されなかった。したがって、タングステン金属やモリブデン金属の含有量が少ないために測定されなかったか、測定されていたとしてもタングステンとモリブデンの固溶体の回折線に埋もれてピークが現れなかったものと推測される。
【符号の説明】
【００６６】
１０…本体部、２０…発熱部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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