(57)【要約】【課題】信頼性を向上したセラミックヒータを提供する。【解決手段】セラミックヒータの発熱部２０は、セラミックヒータの長手方向に延びる長手部２１と、長手部２１の先端側と基端側を交互に繋ぐ連結部２２とを備えている。セラミックヒータの先端部に位置する連結部２２（第１連結部２２ａ）は、一部が他の一部に対してセラミックヒータの軸方向にずらし配置されている。これにより、セラミックヒータは、過剰な発熱を抑制し信頼性の向上が可能となる。【選択図】図３
2019164941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックからなる本体部と、
前記本体部の軸方向に沿って交互に折り返した折り返し部を有する配線パターンによって形成された発熱部とを備えるセラミックヒータであって、
前記発熱部は、
前記本体部の軸方向に沿う長手部と、
前記長手部同士を繋ぐ連結部と、
前記本体部の一端側において、前記長手部と前記連結部とで形成された複数の一端側折り返し部とを備え、
前記一端側折り返し部において、最も一端側にある点を通り前記本体部の軸に対して直交する直線を基準線とし、少なくとも１つの前記一端側折り返し部の前記基準線が他の前記一端側折り返し部の前記基準線に対し、前記本体部の軸方向において位置がずれているセラミックヒータ。
【請求項２】
セラミックからなる本体部と、
前記本体部の軸方向に沿って交互に折り返した折り返し部を有する配線パターンによって形成された発熱部とを備えるセラミックヒータであって、
前記発熱部は、
前記本体部の軸方向に沿う長手部と、
前記長手部同士を繋ぐ連結部と、
前記本体部の他端側において、前記長手部と前記連結部とで形成された複数の他端側折り返し部とを備え、
前記他端側折り返し部において、最も他端側にある点を通り前記本体部の軸に対して直交する直線を基準線とし、少なくとも１つの前記他端側折り返し部の前記基準線が他の前記他端側折り返し部の前記基準線に対し、前記本体部の軸方向において位置がずれているセラミックヒータ。
【請求項３】
前記発熱部は、前記連結部の幅が前記長手部の幅よりも同等以下で形成される
請求項１又は２に記載のセラミックヒータ。
【請求項４】
一端側折り返し部の前記基準線同士の距離又は他端側折り返し部の前記基準線同士の距離のうち最大のものを前記基準線のずれ幅とし、
前記基準線のずれ幅は、２５μｍ以上に設定されている
請求項１から３のいずれか一項に記載のセラミックヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用の酸素センサーやグローシステムなどにおける発熱源として、また、半導体加熱用ヒータや石油ファンヒータなどの石油気化器用熱源等としてセラミックヒータが周知である。
【０００３】
特許文献１に記載のセラミックヒータは、棒状のセラミックの本体部に、高融点金属からなる発熱抵抗体（発熱部）が設けられている。発熱抵抗体は、本体部の長手方向に延びる長手部と、その長手部に交差する方向に延びるとともに、長手部同士を繋ぐ連結部とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０７１０４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術のセラミックヒータにおいて、発熱部の熱によって本体部が所定温度まで過熱されるのに要する時間を短縮することが求められている。特に、本体部の先端で、所定温度まで加熱されるのに要する時間を短縮することが求められている。
【０００６】
しかし、本体部は、発熱部の長手部における中央付近において、温度が局所的に高い部分（ヒートポイント）が集中するように加熱されやすい。ヒートポイントの集中により発生した熱は本体部に効率的に伝熱されないため、本体部を所定温度まで加熱するのに要する時間が長くなるという問題があった。
【０００７】
また、ピークとなる温度領域が狭く、長手部の中央付近に高温部分（ヒートポイント）が集中するので、局所的な高温地点が生じてしまう。局所的な高温部は、セラミックヒータの機能の発揮（発熱）と停止（常温）とを繰り返す温度サイクルにおいて、セラミックヒータの負荷を増加させ、セラミックヒータの劣化を進行させる。これにより、セラミックヒータの信頼性の低下を招くという問題があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためのものであって、その目的は、本体部が所定温度まで加熱されるのに要する時間を短縮可能にし、且つ、信頼性の向上を可能にしたセラミックヒータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するセラミックヒータは、セラミックからなる本体部と、前記本体部の軸方向に沿って交互に折り返した折り返し部を有する配線パターンによって形成された発熱部とを備えるセラミックヒータであって、前記発熱部は、前記本体部の軸方向に沿う長手部と、前記長手部同士を繋ぐ連結部と、前記本体部の一端側において、前記長手部と前記連結部とで形成された複数の一端側折り返し部とを備え、前記一端側折り返し部において、最も一端側にある点を通り前記本体部の軸に対して直交する直線を基準線とし、少なくとも１つの前記一端側折り返し部の前記基準線が他の前記一端側折り返し部の前記基準線に対し、前記本体部の軸方向において位置がずれていることを要旨とする。
【００１０】
この構成によれば、先端側折り返し部の基準線の位置がずれていることによりヒートポイントの生成位置を調整することが可能になる。これにより、発熱部の温度差が小さくなり、本体部へ伝熱し易くなる。そのため、本体部が全体的に所定温度に到達するまでの時間を短縮することが可能となる。さらに、発熱部の長手部に局所的にヒートポイントが集中することを抑制することができるため、発熱部の過熱を抑制できる。これにより、セラミックヒータの負荷を軽減させることができ、セラミックヒータの信頼性向上が可能となる。
【００１１】
本発明のセラミックヒータにおいて、セラミックからなる本体部と、前記本体部の軸方向に沿って交互に折り返した折り返し部を有する配線パターンによって形成された発熱部とを備えるセラミックヒータであって、前記発熱部は、前記本体部の軸方向に沿う長手部と、前記長手部同士を繋ぐ連結部と、前記本体部の他端側において、前記長手部と前記連結部とで形成された複数の他端側折り返し部とを備え、前記他端側折り返し部において、最も他端側にある点を通り前記本体部の軸に対して直交する直線を基準線とし、少なくとも１つの前記他端側折り返し部の前記基準線が他の前記他端側折り返し部の前記基準線に対し、前記本体部の軸方向において位置がずれていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、他端側折り返し部の基準線の位置がずれていることによりヒートポイントの生成位置を調整することが可能になる。これにより、発熱部の温度差が小さくなり、本体部へ伝熱し易くなる。そのため、本体部が全体的に所定温度に到達するまでの時間を短縮することが可能となる。さらに、発熱部の長手部に局所的にヒートポイントが集中することを抑制することができるため、発熱部の過熱を抑制できる。これにより、セラミックヒータの負荷を軽減させることができ、セラミックヒータの信頼性向上が可能となる。
【００１３】
本発明のセラミックヒータにおいて、前記発熱部は、前記連結部の幅が前記長手部の幅よりも同等以下で形成されることが好ましい。
この構成によれば、連結部の基準線の位置をずらして配置するという構造で発熱部の発熱をし易くなる。
【００１４】
本発明のセラミックヒータにおいて、前記一端側折り返し部の前記基準線同士の距離又は前記他端側折り返し部の前記基準線同士の距離のうち最大のものを前記基準線のずれ幅とし、前記基準線のずれ幅は、２５μｍ以上に設定されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、一端側折り返し部又は基端側折り返し部の基準線のずれ幅をこの範囲に設定することでヒートポイントを分散させることができる。これにより、本体部が所定温度に到達するまでの時間を短縮可能となる。さらに、セラミックヒータの信頼性向上に寄与する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のセラミックヒータでは、本体部が所定温度に到達するまでの時間を短縮することが可能となる、さらに、セラミックヒータの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態のセラミックヒータの斜視図。
【図２】本実施形態のセラミックヒータの横断面図（図１の２−２線断面図）。
【図３】本実施形態の発熱部及び給電部の周方向展開図。
【図４】本実施形態の第１印刷工程を示す斜視図。
【図５】本実施形態の第２印刷工程を示す斜視図。
【図６】本実施形態のシート材加工工程を示す斜視図。
【図７】本実施形態の巻き付け工程を示す斜視図。
【図８】本実施形態の巻き付け工程の途中の状態を示す斜視図。
【図９】本実施形態の埋設処理工程を示す斜視図。
【図１０】第１連結部が整列している場合の発熱部のヒートポイントを示す平面図。
【図１１】本実施形態の発熱部のヒートポイントを示す平面図。
【図１２】他の実施形態の発熱部及び給電部の周方向展開図。
【図１３】他の実施形態の発熱部及び給電部の周方向展開図。
【図１４】比較例におけるセラミックヒータ先端からの位置−温度の測定結果のグラフ。
【図１５】実施例１におけるセラミックヒータ先端からの位置−温度の測定結果のグラフ。
【図１６】実施例２におけるセラミックヒータ先端からの位置−温度の測定結果のグラフ。
【図１７】実施例３におけるセラミックヒータ先端からの位置−温度の測定結果のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
セラミックヒータの一実施形態を、図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、セラミックヒータ１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、円柱状をなしている。本体部１０は、軸方向（図１のＸ軸方向）における先端側に配置された径の大きい大径部１０Ａと、基端側に配置された径の小さい小径部１０Ｂとを有している。
【００１９】
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、発熱部２０と、発熱部２０と接続している一対の給電部３０の一部とが埋設されている。本体部１０は、セラミック製の芯材１２と、芯材１２に複数層となるように巻き付けられたセラミック製のシート材１１とを備える。シート材１１は、本体部１０の径方向に沿って積層されている。給電部３０の一部は、本体部の小径部１０Ｂの側面に露出されている。
【００２０】
発熱部２０は、配線パターンが左右に何度も折り返した折り返し部２３を備えている。本実施形態の発熱部２０は、本体部１０の軸方向（図１のＸ軸方向）に延びる複数の長手部２１と、隣同士に位置する長手部２１を繋ぐ複数の連結部２２とを備える。長手部２１は、本体部１０の先端側から基端側に向かって、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ように配置されている。
【００２１】
図３に示すように、発熱部２０は、本体部１０の周方向に隣り合う長手部２１の端部同士が、連結部２２によって本体部１０の一端側である先端側及び他端側である基端側にて交互に接続されることにより、先端側折り返し部２３ａ及び基端側折り返し部２３ｂを備える。発熱部２０は、全体として所謂、櫛歯型の一つながりの配線パターンに形成されている。長手部２１及び連結部２２の厚さは、特に限定されないが、均一な厚さで形成されていることが好ましい。また、連結部２２の幅は、長手部２１の幅と同等か、それ未満で形成されていることが好ましい。
【００２２】
ここで、本実施形態の場合、先端側折り返し部２３ａにおいて、最も先端側に位置する点を通る直線を基準線Ａとし、基端側折り返し部２３ｂにおいて、最も基端側に位置する点を通る直線を基準線Ｂとする。
【００２３】
本体部１０の軸回りに沿って並んだ折り返し部２３の群は、少なくとも１つが他のものに対し、本体部１０の軸方向（図１のＸ軸方向）においてその基準線Ａ（又は基準線Ｂ）の位置をずらして配置されている。本実施形態の折り返し部２３は、本体部１０の先端側に並んだ群（先端側折り返し部２３ａの群）が基準線Ａの位置をずらして配置されている。このとき、基準線Ａのうち、最も先端側にあるものを基準線Ａ１、最も基端側にあるものを基準線Ａ２とする。さらに、基準線Ａ１と基準線Ａ２との距離を先端側折り返し部２３ａのずれ幅Ｈとする。ずれ幅Ｈは、２５μｍ以上に設定されている。本実施形態の場合、基準線Ａの位置をずらして配置された先端側折り返し部２３ａは、本体部１０の軸回りにおいて１つおきに複数設けられている。
【００２４】
なお、本体部１０の基端側に並んだ折り返し部２３の群（基端側折り返し部２３ｂの群）は、セラミックヒータ１の軸方向において基準線Ｂが整列するように配置されている。すなわち、本体部１０の基端側折り返し部２３ｂの群は、本体部１０の長手方向に沿ってその基準線Ｂの位置をずらして配置されていない。
【００２５】
なお、例えば、折り返し部２３のずれ幅Ｈは、折り返し部２３の基準線のうち、最も先端側にあるものと、最も基端側にあるものとの距離を顕微鏡を用いて３回測長し、その平均値を使用することができる。
【００２６】
複数の長手部２１のうち、両末端に位置する二つの長手部２１は、本体部１０において発熱部２０よりも軸方向基端側に設けられた一対の給電部３０に接続されている。給電部３０は、先端側が本体部１０の大径部１０Ａの内部に埋設され、基端側が本体部１０の小径部１０Ｂの側面に露出されている。
【００２７】
次に、図４〜図９に基づいて、セラミックヒータ１の製造方法について説明する。セラミックヒータ１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。
【００２８】
（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。
【００２９】
［第１印刷工程］
図４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１の製造に合わせた１単位サイズに設定されている。
【００３０】
続いて、シート材１１の表面に、発熱部２０を構成する第１配線パターン（以下、第１配線パターン４０と記す）を印刷により形成する。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。また、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。第１配線パターン４０の印刷に用いられるのは、高融点金属材料を含む第１導体ペーストである。
【００３１】
シート材１１を構成するセラミック材料としては、公知のセラミックヒータ１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、窒化物セラミック、炭化物セラミックが挙げられる。酸化物セラミックとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライトが挙げられる。窒化物セラミックとしては、例えば、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。炭化物セラミックとしては、例えば、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステンが挙げられる。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。
【００３２】
第１配線パターン４０に用いる第１導体ペーストに含まれる高融点金属材料は、特に限定されるものではなく、公知のセラミックヒータ１の製造に用いられる高融点金属材料を用いることができる。この高融点金属材料としては、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の高融点金属が挙げられる。第１配線パターン４０の印刷方法としては、特に限定されないが、例えば、公知のスクリーン印刷を挙げることができる。
【００３３】
［第１乾燥工程］
第１印刷工程後、表面に第１配線パターン４０が印刷されたシート材１１を乾燥させる。乾燥方法としては、特に限定されないが、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５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（以下、第２配線パターン４１と記す）を印刷することにより、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１１ａ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に用いる第２導体ペーストに含まれる高融点金属材料は、第１配線パターン４０に用いる第１導体ペーストと同様に特に限定されるものではない。また、第１導体ペーストと第２導体ペーストとは、同じ高融点金属材料を用いても、異なる高融点金属材料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、特に限定されないが、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印刷工程後、表面に第２配線パターン４１が印刷されたシート材１１を乾燥させる。乾燥方法としては、特に限定されないが、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）
図５に示すように、配線パターン形成工程後、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。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であるブランク領域１１ｃと削除領域１１ｄとのうち、第１方向において基端側に偏った領域である。このシート材１１の非印刷領域のうち、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１１ａ側）に位置している。このため、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６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方向に突出する。このため、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）
図７に示すように、シート材１１は、第１配線パターン４０（第２配線パターン４１）の印刷面が裏面に来るように裏返される。そして、シート材１１には、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が配置される。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。
【００４０】
芯材１２の長さは、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１方向の長さＬ１（図６参照）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にほぼ等しい。また、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１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。また、芯材１２は焼成されたセラミックであってもよい。
【００４２】
図８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。このため、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が外周側に露出する。
【００４３】
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。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が巻き付けられる。
【００４４】
図９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４０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、外部に露出する。
【００４５】
（焼成工程）
巻き付け工程後、成形体を焼成する。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１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とを有する形状に形成される。また、給電部３０は、先端側が大径部１０Ａの内部に埋設され、基端側が本体部１０の小径部１０Ｂの側面に露出する形状に形成される。
【００４６】
焼成工程における焼成条件は、特に限定されるものではなく、セラミックヒータ１の用途等に応じて適宜、設定することができる。また、焼成工程の前に乾燥工程や脱脂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。
【００４７】
次に、本実施形態のセラミックヒータ１の作用及び効果を図１０及び図１１を用いて説明する。
図１０に示すように、折り返し部２３の基準線Ａ及び基準線Ｂがセラミックヒータ１の軸方向において整列されている場合、発熱温度領域５２が狭い範囲で形成される。これは、本体部１０の軸方向において、発熱部２０の長手部２１の同一位置にヒートポイント５０が集中するからである。よって、ヒートポイント５０の集中した周辺が発熱温度領域５２の局所的な高温地点となってしまう。本実施形態の場合、セラミックヒータ１の長手方向中央部に、局所的な高温地点として、高温温度領域５１が形成されてしまう。
【００４８】
ここで、図１０に示すようなセラミックヒータ１における発熱部では、ヒートポイント５０の集中により、必要以上の高温になる発熱を招き易く、この発熱が本体部へ伝熱し易くすることにならないので、本体部を所定温度まで加熱するのに要する時間を短縮しにくくしている。
【００４９】
また、局所的な高温地点は、発熱−常温を繰り返した場合に、セラミックヒータ１への過負荷となる。これは、セラミックヒータ１の信頼性の低下に繋がる。
一方、図１１に示すように、本実施形態では、隣同士の先端側折り返し部２３ａが本体部１０の軸方向（紙面上下方向）において基準線Ａの位置をずらして配置されている。この場合、ヒートポイント５０が局所的に集中するのではなく、本体部１０の軸方向に分散して生成される。これにより、ピークとなる発熱温度領域５２がブロードとなる。すなわち、ヒータ本体の位置に対する発熱温度領域５２の温度分布が、非常に高い温度がピンポイントとなることがなく、高温温度領域５１の範囲が抑制される。そのため、ヒータとして機能するのに十分な所定の発熱温度領域５２が広範囲に亘るようになるのである。
【００５０】
これは、図１１に示す高温温度領域５１が小さくなることでも分かる。このため、セラミックヒータ１への必要以上の温度となる過剰な発熱が抑制され、本体部への伝熱がし易くなり、本体部を所定温度まで加熱するのに要する時間を短縮可能となる。また、発熱−常温を繰り返しても、セラミックヒータ１にかかる負荷が軽減される。よって、セラミックヒータ１の信頼性向上ができる。
【００５１】
本実施形態の場合、セラミックヒータ１の発熱温度領域５２が先端側に広がる。これにより、セラミックヒータ１の先端側にも熱が効率的に伝達し易くなる。よって、セラミックヒータ１の先端部においても、必要とされる所定温度に到達する時間を短くすることができる。
【００５２】
本実施形態のセラミックヒータの効果について記載する。
（１）発熱部は、本体部の軸方向に沿う長手部と、長手部同士を繋ぐ連結部と、本体部の一端側において、長手部と連結部とで形成された複数の一端側折り返し部とを備え、一端側折り返し部において、最も一端側にある点を通り前記本体部の軸に対して直交する直線を基準線とし、少なくとも１つの一端側折り返し部の基準線が他の一端側折り返し部の基準線に対し、本体部の軸方向において位置がずれている。
【００５３】
この構成によれば、先端側折り返し部の基準線の位置がずれていることによりヒートポイントの生成位置を調整することが可能になる。これにより、発熱部の温度差が小さくなり、本体部へ伝熱し易くなる。そのため、本体部が全体的に所定温度に到達するまでの時間を短縮することが可能となる。さらに、発熱部の長手部に局所的にヒートポイントが集中することを抑制することができるため、発熱部の過熱を抑制できる。これにより、セラミックヒータの負荷を軽減させることができ、セラミックヒータの信頼性向上が可能となる。
【００５４】
（２）発熱部は、連結部の幅が長手部の幅よりも同等以下で形成される。
この構成によれば、連結部の基準線の位置をずらして配置するという構造で発熱部の発熱をし易くなる。
【００５５】
（３）先端側折り返し部の基準線同士の距離又は他端側折り返し部の基準線同士の距離のうち最大のものを基準線のずれ幅とし、基準線のずれ幅は、２５μｍ以上に設定されている。
【００５６】
この構成によれば、先端側折り返し部又は基端側折り返し部の基準線のずれ幅をこの範囲に設定することでヒートポイントを分散させることができる。これにより、本体部が所定温度に到達するまでの時間を短縮可能となる。さらに、セラミックヒータの信頼性向上に寄与する。
【００５７】
（４）先端側折り返し部の基準線において、本体部の軸方向に基準線の位置がずらし配置されている。
この構成によれば、先端側折り返し部の基準線をずらして配置することで、本体部の先端側において、発熱し易くすることができる。これは、本体部が所定温度に到達するまでの時間を短くするのに寄与する。
【００５８】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は技術的に矛盾しない範囲で組み合わせて実施することができる。
・本実施形態において、本体部の軸方向において基準線の位置をずらして配置される折り返し部は、基端側に並んだ群（基端側折り返し部の群）に形成されてもよい。この場合のセラミックヒータを図１２及び図１３を用いて説明する。
【００５９】
図１２に示すように、基端側折り返し部２３ｂにおいて、本体部１０の軸方向（紙面上下方向）に基準線Ｂの隣同士をずらして配置してもよい。ここで、基準線Ｂのうち、最も基端側にあるものを基準線Ｂ１、最も先端側にあるものを基準線Ｂ２とし、基準線Ｂ１及び基準線Ｂ２の距離をずれ幅Ｈとする。この場合も、ヒートポイント５０を分散させることが可能である。よって、本体部１０を所定温度まで加熱するのに要する時間を短縮可能となる。さらに、セラミックヒータの信頼性を向上することができる。
【００６０】
図１３に示すように、先端側折り返し部２３ａ及び基端側折り返し部２３ｂの両方の基準線（基準線Ａ及び基準線Ｂ）をずらして配置してもよい。この場合も、ヒートポイント５０を分散させることが可能である。よって、本体部を所定温度まで加熱するのに要する時間を短縮することができる。さらに、セラミックヒータの信頼性向上が可能となる。また、どの折り返し部２３をずらして配置するのかは、適宜変更可能である。
【００６１】
・本実施形態において、折り返し部が本体部の軸回りに沿って並んだ群において折り返し部の一部を他の一部より長手方向にずらし配置するのは、突出する位置にずらしても、凹んだ位置にずらしてもどちらでもよい。どちらの場合もヒートポイントを分散させることができる。
【００６２】
・本実施形態において、折り返し部のずれ幅は、用途、目的に応じて適宜変更が可能である。ただし、ヒートポイントを分散させ、本体部を所定温度まで加熱するのに要する時間を短縮し、且つ、セラミックヒータの信頼性を向上するためには、ずらし幅は、２５μｍ以上が好適である。
【００６３】
・本実施形態において、発熱部の厚み及び幅は、特に限定されない。例えば、長手部と連結部で、幅が異なるように形成されていてもよい。このように、発熱部の厚みや幅は、セラミックヒータの用途や大きさに応じて、適宜変更可能である。
【００６４】
・本実施形態において、発熱部の形状は、特に限定されない。例えば、セラミックヒータの軸方向に対して斜めに延びる発熱抵抗体が連なった鋸歯状に形成されてもよい。また、給電部の個数も二つに限定されない。
【００６５】
・本実施形態において、セラミックヒータの製造方法は、特に限定されず、既知の製造方法で製造できる。
【実施例】
【００６６】
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。
上記実施形態及び別例において説明した発熱部において、本体部の先端側に並んだ折り返し部の群（先端側折り返し部の群）において、折り返し部の一部が他の一部に対して基準線を本体部の軸方向にずらして配置されたセラミックヒータを複数製造した。発熱部において、基準線をずらして配置された折り返し部は、一つおきに形成された。これらセラミックヒータは、基準線のずれ幅（Ｈ）が異なっており、その他の構成、製造条件は同一とした。以下、得られた各実施例及び比較例のセラミックヒータにおいて基準線のずれ幅について記載する。
【００６７】
（実施例１）
先端側折り返し部の群において一部をずれ幅（Ｈ）が２５μｍになるように基準線をずらして配置したセラミックヒータを作製した。これを、実施例１のセラミックヒータとした。
【００６８】
（実施例２）
先端側折り返し部の群において一部をずれ幅（Ｈ）が５０μｍになるように基準線をずらして配置したセラミックヒータを作製した。これを、実施例２のセラミックヒータとした。
【００６９】
（実施例３）
先端側折り返し部の群において一部をずれ幅（Ｈ）が１００μｍになるように基準線をずらして配置したセラミックヒータを作製した。これを、実施例３のセラミックヒータとした。
【００７０】
（比較例）
先端側折り返し部の群において一部をずれ幅（Ｈ）が５μｍになるように基準線をずらして配置したセラミックヒータを作製した。これを、比較例のセラミックヒータとした。
【００７１】
（ヒータ発熱確認試験）
各セラミックヒータに電源を投入し、発熱を開始してからの一定時間を経過した後、特定ポイントにおける発熱部の温度を測定し、所定温度に達したか否かを検証した。今回は、発熱開始後、２５秒後において、セラミックヒータ先端から１ｍｍの特定ポイントが８５０℃に達したか否かを検証した。測定には、サーモビュア（日本アビオニクス社製、品番：Ｒ３００ＳＲ）を用いた。測定の結果を以下に示した。また、実施例及び比較例のセラミックヒータの全領域における温度を測定した。
【００７２】
【表１】
2019164941.tif 000003
表１に示すように、実施例１〜３では、特定ポイントは８５０℃以上となっており、比較例では、８５０℃以下であった。
【００７３】
図１４に示すように、比較例においては、セラミックヒータの全領域において、９００℃以上になっている領域がなかった。
図１５〜１７に示すように、実施例においては、温度が９００℃以上となっている領域が確認された。このように、実施例では、所定温度に達する時間が短くなって、効率よく温度上昇をしていることを確認した。
【００７４】
（温度サイクル試験）
実施例及び比較例のセラミックヒータに電圧を印加し、８００℃まで加温した後、一定の電圧を１００時間印加した。１００時間の電圧印加を完了したセラミックヒータを稼動させて、セラミックヒータの電流値を測定し、これを初期の電流値とした。
【００７５】
次に、セラミックヒータを常温から８００℃まで加温し、８００℃に到達してから３分後に加温を停止させて、常温まで戻すことを１サイクルとする温度サイクルを１００回繰り返した。温度サイクルを１００回経たセラミックヒータを８００℃まで加温した後、一定の電圧を１００時間印加した。１００時間の電圧印加を完了したセラミックヒータを稼動させて、セラミックヒータの電流値を確認し、これを温度サイクル後の電流値とした。
【００７６】
実施例１〜３においては、初期の電流値に対して温度サイクル後の電流値の減少率は１０％未満であった。比較例においては、初期の電流値に対して温度サイクル後の電流値の減少率は１０％以上であった。これより、実施例は、比較例よりも信頼性が向上していることが確認された。
【符号の説明】
【００７７】
１…セラミックヒータ、１０…本体部、２０…発熱部、２１…長手部、２２…連結部、２３…折り返し部、３０…給電部。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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