(57)【要約】【解決手段】正の温度係数の電気抵抗をもつ第１セラミック材料を含む第１領域（１０）と、第２セラミック材料を含む第２領域（２０）と、第３セラミック材料を含む第３領域（３０）とを有する成形体が提供される。また、当該成形体を備える加熱装置が提供される。更に、成形体の製造方法が提供される。【選択図】図１
2013516775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正の温度係数の電気抵抗をもつ第１セラミック材料を有する第１領域（１０）、
第２セラミック材料を有する第２領域（２０）、及び
前記第１領域（１０）と前記第２領域（２０）との間に配設され、第３セラミック材料を有する第３領域（３０）を含み、
前記第１領域（１０）と前記第３領域（３０）とは、差が２×１０-6／Ｋよりも小さい熱膨張係数を有し、前記第２領域（２０）と前記第３領域（３０）とは、差が２×１０-6／Ｋよりも小さい熱膨張係数を有することを特徴とする成形体。
【請求項２】
前記第３領域（３０）が少なくとも２つの部分領域（３１，３２）を有し、
前記第１領域（１０）と前記第２領域（２０）とがそれぞれ前記第３領域（３０）の前記部分領域（３１，３２）の１つに接していることを特徴とする請求項１に記載の成形体。
【請求項３】
前記第１領域に接する前記第３領域（３０）の前記部分領域（３２）と前記第１領域（１０）との熱膨張係数の差が２×１０-6／Ｋよりも小さく、
前記第２領域に接する前記第３領域（３０）の前記部分領域（３１）と前記第２領域（２０）との熱膨張係数の差が２×１０-6／Ｋよりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の成形体。
【請求項４】
前記第１セラミック材料は、式Ba1-x-yMxDyTi1-a-bNaMnb03（ｘ＝０乃至０．５、ｙ＝０乃至０．０１、ａ＝０乃至０．０１、ｂ＝０乃至０．０１であり、Ｍは２価のカチオンを含み、Ｄは３価または４価のドナーを含み、Ｎは５価または６価のカチオンを含む）を有するペロブスカイト構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成形体。
【請求項５】
前記第２セラミック材料は、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及びＭｇＯを含む群から選ばれる酸化物セラミックを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成形体。
【請求項６】
前記第３セラミック材料は、前記第１セラミック材料と前記第２セラミック材料との混合比が９０：１０乃至１０：９０の範囲から選ばれる割合の混合物を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の成形体。
【請求項７】
前記第３領域（３０）の前記少なくとも２つの前記部分領域（３１、３２）のぞれぞれは、前記第１セラミック材料と前記第２セラミック材料との混合比が９０：１０乃至１０：９０の範囲から選ばれる割合の混合物を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の成形体。
【請求項８】
前記第１セラミック材料と前記第２セラミック材料との割合は、隣接する前記部分領域（３１、３２）の間で徐々に変わることを特徴とする請求項７に記載の成形体。
【請求項９】
前記第３セラミック材料は、前記第１セラミック材料及び前記第２セラミック材料とは異なる添加物を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の成形体。
【請求項１０】
前記第３領域（３０）は、前記第１セラミック材料及び前記第２セラミック材料の成分の拡散を抑制することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の成形体。
【請求項１１】
請求項1乃至１０に記載の成形体を含むことを特徴する加熱装置。
【請求項１２】
前記成形体内に電流を発生させるための電気接触部（４０）が前記成形体に配設されていることを特徴とする請求項１１に記載の加熱装置。
【請求項１３】
前記成形体の前記第１領域（１０）は、前記電気接触部（４０）を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の加熱装置。
【請求項１４】
第１セラミック出発材料を用意するステップＡと、
第２セラミック出発材料を用意するステップＢと、
前記第１セラミック出発材料と前記第２セラミック出発材料との混合物を含む少なくとも１つの第３セラミック出発材料を用意するステップＣと、
前記第１セラミック出発材料を含む第１領域（１０）、前記第２セラミック出発材料を含む第２領域（２０）及び前記第３セラミック出発材料を含む第３領域（３０）を備える未焼結体を製造するステップＤと、
前記未焼結体を焼結して成形体を製造するステップＥと、を有し、
前記ステップＡ、Ｂ、Ｃにおいて、焼結後のセラミック材料が、前記第１セラミック材料と前記第３セラミック材料との熱膨張係数の差、及び前記第２セラミック材料と前記第３セラミック材料との熱膨張係数の差が２×１０-6／Ｋよりも小さくなるように出発材料を選択することを特徴とする成形体の製造方法
【請求項１５】
前記ステップＤにおいて、マルチコンポーネント射出成形、多層プレス、及び鋳造または圧延成形されたホイルの積層から選択される形状付与方法が用いられることを特徴とする請求項１３または１４に記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成形体、該成形体を含む加熱装置、及び成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体等を代表とする媒体は、正の温度係数の電気抵抗を有する材料（ＰＴＣ材料）と熱的に接触することにより加熱され得る。この種のＰＴＣ材料は従来、１つのＰＴＣ材料から成る円板または矩形素子として形成可能である。例えば酸やアルカリ溶液のような侵食性の媒体と接触したり、高い機械的ストレスを加えると、この種のＰＴＣ材料は寿命が短くなることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決すべき課題は、高い機械的強度と化学的安定性を有し、ＰＴＣ特性をもつ材料を含む成形体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は請求項１に記載の成形体によって解決される。成形体の更なる実施形態、成形体を含む加熱装置、及び成形体の製造方法は更なる請求項の主題である。
【０００５】
一実施形態によれば、第１領域、第２領域、及び第１領域と第２領域との間に配設された第３領域を含む成形体が提供される。第１領域は正の温度係数の電気抵抗をもつ第１セラミック材料を有し、第２領域は第２セラミック材料を有する。第３領域は第３セラミック材料を有する。ここで第１領域と第３領域とは、差が２×１０-6／Ｋよりも小さい熱膨張係数を有し、第２領域と第３領域とは、差が２×１０-6／Ｋよりも小さい熱膨張係数を有する。ここで３つの領域すべてが異なる熱膨張係数をもつことも可能である。
【０００６】
第１セラミック材料は、成形体内の機能要素を構成する電気活性セラミックを含む。第２セラミック材料は、成形体内の形状付与要素を構成する構造セラミックを含む。こうして第１領域は電気活性領域を含み、第２領域は構造セラミック領域を含む。
【０００７】
第３セラミック材料は、電気活性セラミックと構造セラミックの間の媒介要素を構成する熱的に適合したセラミック材料を含む。こうして第３領域とは媒介領域又は移行領域である。
【０００８】
こうして、第３セラミック材料によって相互に結ばれた第１及び第２セラミック材料の材料結合が存在する一体的な成形体が提供される。こうして構造セラミック材料による形状付与要素と導電性セラミック材料による機能要素とは成形体内で一体化され、熱的に適合したセラミック材料によって相互に結合されている。
【０００９】
以下において「膨張係数」は、明確に言及されていないが、常に熱膨張係数を意味する。膨張係数には、例えば線膨張係数を示している場合もあり得る。
【００１０】
更に、成形体の第３領域が少なくとも２つの部分領域を有し、第１領域と第２領域とがそれぞれ部分領域の１つに接していることも可能である。こうして第１領域は、第２領域が接するのとは異なる第３領域の部分領域に接している。部分領域は層状に構成され、第３領域の少なくとも２つの層が第１領域と第２領域との間にあることも可能である。
【００１１】
層として構成される部分領域の１つの厚みは、成形体が満たすべき構造的条件に従って例えば５μｍ乃至１００μｍであることが可能である。部分領域の１つの厚みは少なくとも、第３セラミック材料の原材料であるセラミック出発材料の平均粒径の３倍であるべきである。ｄ50で示す平均粒径とは、粉末状の出発材料の50質量％がそれよりも大きい直径を有する、またはそれよりも小さい直径をもつような粒径のことを言い、例えば１μｍ乃至１０μｍであり得る。通常の単峰性の粒径分布では、ｄ50は分布密度曲線の最大値である。
【００１２】
更に、第１領域に接する第３領域の部分領域と第１領域との熱膨張係数の差が２×１０-6／Ｋよりも小さくすることができ、第２領域に接する第３領域の部分領域と第２領域との熱膨張係数の差が２×１０-6／Ｋよりも小さくすることができる。部分領域同士の膨張係数の差も、２×１０-6／Ｋよりも小さくすることができる。こうして第１領域の膨張係数が、例えば第３領域の部分領域の膨張係数を経て、徐々に第２領域の膨張係数に近づくことも可能である。こうして、膨張係数の差が２×１０-6／Ｋよりも大きい第１領域及び第２領域を含む成形体を提供することができる。媒介領域として形成される第３領域は、第３領域の膨張係数を上記のように選択することにより、第１、第２領域の異なる膨張係数の間で膨張係数間の遷移を形成する。
【００１３】
更に成形体の第１領域の第１セラミック材料は、式Ba1-x-yMxDyTi1-a-bNaMnb03を有するペロブスカイト構造をもつことができる。ここでｘは０乃至０．５の範囲から、ｙは０乃至０．０１の範囲から、ａは０乃至０．０１の範囲から、ｂは０乃至０．０１の範囲から選ばれる。Ｍは２価のカチオンを含むことが可能で、Ｄは３価または４価のドナーを、Ｎは５価または６価のカチオンを含むことが可能である。Ｍは例えばカルシウム、ストロンチウムまたは鉛であることが可能で、Ｄは例えばイットリウムまたはランタンであることが可能である。Ｎは例えばニオブまたはアンチモンである。第１セラミック材料は、１０ｐｐｍより少ない含有量で存在する金属不純物を含むことも可能である。金属不純物の含有量は、第１セラミック材料である導電性セラミック材料のＰＴＣ特性の劣化をもたらさない程度に少なくなければならない。
【００１４】
更に成形体中の第１セラミック材料が、−３０℃乃至３４０℃を含む範囲から選ばれるキュリー温度をもつことも可能である。更に第１セラミック材料が、２５℃で３Ωｃｍ乃至１０００００Ωｃｍの範囲にある比抵抗をもつことも可能である。
【００１５】
正の温度係数の電気抵抗をもつ第１セラミック材料を用いることにより、成形体は、電圧を印加することにより発熱し、この熱を周囲に伝導することのできる第１領域を含む。ここでこの第１セラミック電気活性材料は電熱的に自己調整する性質を有している。第１領域の温度が臨界値に達すると、この領域の抵抗も上昇し、第１領域を通って流れる電流が減少する。こうして第１領域の更なる加熱が防止されるので、電子的な調整機構を追加して設ける必要がない。
【００１６】
成形体の第２領域の第２セラミック材料は、酸化物セラミックを含むことできる。酸化物セラミックはＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及びＭｇＯを含む群から選ぶことができる。他の酸化物セラミックを追加して使用することも可能である。これらの酸化物セラミックは例えば摩耗に対する高い機械的強度、並びに例えば酸及びアルカリ溶液にする高い化学的耐性を有する。更にこれらの酸化物セラミックは食品に対して安全であり、従って材料、例えば汚染されてはならない加熱されるべき媒体と接触しても問題が生じない。
【００１７】
成形体が例えば加熱装置に使用される場合、成形体の第２領域は、その場合の幾何学的構造に対して構造的に最適に適合するように構成可能である。
【００１８】
こうして導電性セラミックである第１セラミック材料の電熱機能と、構造セラミックである第２セラミック材料の機械的及び化学的安定性との結合を可能し、一体を成す成形体を提供することができる。両領域は、当該領域間に第３領域を配設し、かつすべての領域について上記の基準に従って膨張係数を選ぶことによって、成形体中で結合され得る。
【００１９】
更に成形体は射出成形により製造可能であるため、各状況の構造的環境にとって必要などのような幾何学的形状を備えるようにも形成され得る。このような成形体が加熱装置に使用される場合、第１領域は構造的にアクセスしにくい領域に配設できるように形成可能である。こうして例えば媒体を、極めて短い加熱時間であって少ない加熱量により効率的に加熱することができる。
【００２０】
更に第３セラミック材料は、第１セラミック材料と第２セラミック材料との、９５：５乃至５：９５の範囲、好ましくは９０：１０乃至１０：９０の範囲から選ばれた任意の割合の混合物を含むことができる。
【００２１】
第３領域が少なくとも２つの部分領域を含む場合、それらの部分領域はそれぞれ、第１セラミック材料と第２セラミック材料との、９５：５乃至５：９５の範囲、好ましくは９０：１０乃至１０：９０の範囲から選ばれた任意の割合の混合物を含むことができる。
【００２２】
第３領域または第３領域の部分領域の第１セラミック材料と第２セラミック材料との混合物は、隣接する領域または部分領域同士の膨張係数の差が2*10-6/Kより小さくなるように相互に適合されるように、意図的に選択することができる。
【００２３】
第１セラミック材料と第２セラミック材料との割合は、２つの部分領域の間の徐々に変わることも可能である。つまり、例えば第１領域に接する部分領域が第１セラミック材料を最も高い割合で含有、第２領域に接する部分領域が第１セラミック材料を最も低い割合で含有し、第１領域及び第２領域に接する部分領域の間に更にいくつか部分領域が存在する場合、第１セラミック材料の含有量は、部分領域から部分領域へ向かうにつれて徐々に少なくなる。
【００２４】
更に第３セラミック材料は、第１、第２セラミック材料とは異なる添加物を含有することができる。こうした添加物は例えば酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化イットリウム及び酸化マンガンから成る混合酸化物であることが可能である。
【００２５】
第３領域は、第１セラミック材料及び第２セラミック材料の成分の拡散を抑制または阻止することができる。この抑制効果は、添加物を加えることによって更に高めることができる。例えば第１セラミック材料がドープされたＢａＴｉＯ3、第２セラミック材料がＺｒＯ2である場合、第３セラミック材料にはチタン酸バリウムストロンチウムを添加することができる。第３セラミック材料を意図的に例えばＹ2Ｏ3及びＭｎ2Ｏ3でドープすることもできる。
【００２６】
第１セラミック材料または第２セラミック材料に存在する成分は、例えばアニオンまたはカチオンであり得る。こうして第１及び第２領域の機能的及び／または構造的特性を相互に損なうことが回避される。
【００２７】
第１、第２、第３セラミック材料のための上述の材料により、第１領域と第３領域との間、第２領域と第３領域との間、並びに場合によっては第３領域の個々の部分領域の間で適切な相が形成される材料の組み合わせが選ばれる。「相」は第１、第２セラミック材料の混合結晶を含むことが可能である。第２セラミック材料として酸化ジルコニウムが選択される場合、この種の混合結晶は例えばジルコン酸チタン酸バリウム鉛であり得る。第２セラミック材料がＡｌ2Ｏ3またはＭｇＯである場合、混合結晶はそれぞれチタン酸バリウムアルミニウムまたはチタン酸バリウムマグネシウムであり得る。「適切な」はこの文脈では互いに接する領域が近い膨張係数をもつことを言う。第１、第２、第３領域に使用される材料の膨張係数は、加熱時に応力クラックが生じないように互いに調整することができる。
【００２８】
更に上述の特性をもつ成形体を含む加熱装置が提供される。加熱装置は、成形体内に電流を生じさせるための電気接触部が配設された成形体を含むことができる。ここで成形体の第１領域が電気接触部を備えていることも可能である。こうして成形体の第１領域に電流が生ぜしめられる。
【００２９】
第１の機能的領域と第２の構造的領域を含む加熱装置により、加熱されるべき媒体と導電性セラミック材料との分離が実現できる。こうして加熱装置の機械的、または摩耗的にもストレスを被る領域を、電気的機能から切り離すことができる。第２領域に第２セラミック材料を用いることにより、汚染されてはならない媒体をも加熱することができる。第１領域と加熱されるべき媒体との間に第２領域があることにより、第１領域の成分が加熱されるべき媒体に溶け出すことは防止される。
【００３０】
更に成形体の製造方法が提供される。この方法は、
第１セラミック出発材料を用意するステップＡ、
第２セラミック出発材料を用意するステップＢ、
第１、第２セラミック出発材料の混合物を含む少なくとも１つの第３セラミック出発材料を用意するステップＣ、
第１セラミック出発材料を含む第１領域、第２セラミック出発材料を含む第２領域及び第３セラミック出発材料を含む第３領域を含む未焼結体を製造するステップＤ、
未焼結体を焼結して成形体を製造するステップＥ、を含み、
ステップＡ、Ｂ、Ｃにおいて、焼結後のセラミック材料が、第１、第３セラミック材料の熱膨張係数の差、及び第２、第３セラミック材料の熱膨張係数の差が２×１０-6／Ｋよりも小さい熱膨張係数を持つように、出発材料が選択される。
【００３１】
この方法において、ステップＥでは、第１セラミック出発材料が、正の温度係数の電気抵抗をもつ第１セラミック材料に変化する。
【００３２】
この方法により、形状付与工程にて、第１セラミック材料の形の電熱機能と第２セラミック材料の形の機械的及び化学的安定性とを備える、一体成形されたセラミック成形体を提供することができる。これらの領域を一緒に製造することにより、いくつもの個別の構成要素を噛み合うように製造して互に固定することが回避される。導電性セラミック材料である第１セラミック材料と、構造セラミック材料である第２セラミック材料とを一緒に焼結することにより、所望の電気的及び機械的特性を有し、かつ一体を成す成形体に焼結された少なくとも２つの領域が成形体内に形成される。
【００３３】
ステップＡでは、式Ba1-x-yMxDyTi1-a-bNaMnb03の構造をもつ第１セラミック出発材料を用意することができる。ここでｘは０乃至０．５の範囲、ｙは０乃至０．０１の範囲、ａは０乃至０．０１の範囲、ｂは０乃至０．０１の範囲、Ｍは２価のカチオン、Ｄは３価または４価のドナー、Ｎは５価または６価のカチオンを含む。この出発材料は、正の温度係数の電気抵抗をもつ第１セラミック材料、例えば導電性セラミック材料に変化可能であり、ペロブスカイト構造をもつ。
【００３４】
第１セラミック出発材料を、含有金属不純物が10ｐｐｍより少なくなるように製造するために、摩耗を避けるために硬い被膜をもつ工具を用いてこれを製造することができる。硬い被膜は例えば炭化タングステンから成ることが可能である。第１セラミック出発材料と接触する工具の全表面が硬い被膜で覆われていることが可能である。
【００３５】
こうして、焼結により第１セラミックＰＴＣ材料に変化し得る第１セラミック出発材料を、母材と混合し顆粒に加工することができる。顆粒は射出成形により更に加工可能である。
【００３６】
ここで第１セラミック出発材料が混入される、第１セラミック出発材料よりも低い融点をもつ母材は、第１セラミック出発材料に対し２０質量％よりも少ない分量であることが可能である。母材は、ワックス、樹脂、熱可塑性プラスチック、水溶性ポリマーを含む群から選ばれた材料を含むことができる。酸化防止剤や軟化剤のようなその他の添加剤も場合によっては含まれ得る。
【００３７】
更にステップＢでは、第２セラミック出発材料を母材と混合し顆粒に加工することができる。顆粒は射出成形により更に加工可能である。
【００３８】
ここで第２セラミック出発材料が混入される、第２セラミック出発材料よりも低い融点をもつ母材は、第２セラミック出発材料に対し２０質量％よりも少ない分量であることが可能である。母材は、ワックス、樹脂、熱可塑性プラスチック、水溶性ポリマーを含む群から選ばれた材料を含むことができる。酸化防止剤や軟化剤のようなその他の添加剤も場合によっては含まれ得る。
【００３９】
更にステップＣでは、第３セラミック出発材料を母材と混合し顆粒に加工することができる。顆粒は射出成形により更に加工可能である。
【００４０】
ここで第３セラミック出発材料が混入される、第３セラミック出発材料よりも低い融点をもつ母材は、第３セラミック出発材料に対し２０質量％よりも少ない分量であることが可能である。母材は、ワックス、樹脂、熱可塑性プラスチック、水溶性ポリマーを含む群から選ばれた材料を含むことができる。酸化防止剤や軟化剤のようなその他の添加剤も場合によっては含まれ得る。
【００４１】
ステップＣにおいて、第３セラミック出発材料として、第１セラミック出発材料と第２セラミック出発材料との混合物が用意される。更に第３セラミック出発材料に、例えば第１及び第２出発材料とは異なる混合酸化物のような添加物を添加することも可能である。
【００４２】
ステップＥにおける焼結中に、第１セラミック出発材料は、正の温度係数の電気抵抗をもつ成形体である第１セラミック材料に、第２セラミック出発材料は成形体である第２セラミック材料に、第３セラミック出発材料は成形体である第３セラミック材料に変化するが、母材は変化しない。
【００４３】
第２セラミック出発材料として、焼結によりＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びＭｇＯを含む群から選ばれる酸化物セラミックに変化し得る材料を選ぶことができる。他の酸化物セラミックを選択することも可能である。
【００４４】
第１、第２、第３セラミック出発材料の選択に当たり、形状付与特性及び焼結条件に関して調整が行われるべきである。例えば材料は同じ最高温度、同じ保持時間、同じ冷却勾配で焼結されなければならない。第１及び第２セラミック出発材料を同じ工程で一緒に焼結するために、第１セラミック出発材料では適切な手段により焼結温度を高め、第２セラミック出発材料では下げることが可能である。適切な手段とは例えばカルシウム、ストロンチウム、鉛またはジルコニウムを伴う酸化物を第１セラミック出発材料に添加し、アルカリ金属、アルカリ土類金属、酸化チタンまたは酸化シリコンの群からの元素を伴う酸化物、例えばイットリウム、カルシウムまたはセリウムを伴う酸化物を第２セラミック出発材料に添加することである。こうして第１及び第２セラミック出発材料の物理的パラメータを、両材料の加工のため共通の許容限度（プロセスウィンドウ）が達成され得るように修正することができる。
【００４５】
更に、第１セラミック出発材料の領域と第２セラミック出発材料の領域の間に少なくとも１つの第３セラミック出発材料を配設することによっても調整が行われる。ここで少なくとも１つの第３セラミック出発材料をスクリーン印刷により第１セラミック出発材料上に塗布し、次いで第２セラミック出発材料もスクリーン印刷により第３セラミック出発材料上に塗布することが可能である。成形体の第３領域が複数の部分領域を含むべき場合は、複数の異なる第３セラミック出発材料を第１セラミック出発材料上にスクリーン印刷により次々に塗布することが可能である。
【００４６】
ステップＡ、Ｂ、Ｃにおいて、例えば第１、第２、第３セラミック出発材料は、第１セラミック出発材料と第３セラミック出発材料との間、又は第２セラミック出発材料と第３セラミック出発材料との間でも、膨張係数の差が２×１０-6／Ｋよりも小さくなるように選ぶことができる。
【００４７】
ステップＥにおいて一緒に焼結する際、クラック形成を熱によって誘発するような過大な機械的ストレスが領域間に生じ得ないような熱膨張係数をもつ第１、第２、第３領域が形成される。このためには、焼結中、材料間の境界領域に、余分な低温溶融共晶が形成されるべきではない。こうして成形体の十分な形状安定性が保証される。
【００４８】
ステップＤでは、マルチコンポーネント射出成形、多層プレス、及び鋳造または圧延成形されたセラミックホイルの積層から選択される形状付与方法を用いることができる。例えば射出成形によれば、各状態における条件や構造的要求に適合させることができる任意の幾何学的形状によって成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】加熱装置の第１実施形態の概略側面図を示す。
【図２】加熱装置の第２実施形態の概略斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図面と実施例により本発明をより詳細に説明する。
【００５１】
図１は加熱装置の第１実施形態の概略側面図を示す。この加熱装置は第１領域１０、第２領域２０及び第３領域３０を含み、ここでは第３領域３０が一例として２つの部分領域３１、３２を備えるものとして示されている。これら３つの領域が一体となって成形体を形成している。第１領域１０には、電気接続部により接触され得る２つの電気接触部４０が配設されている。第１領域１０、第２領域２０及び第３領域３０は互いに焼結によって結合されていて、２つの領域を更に互いに固定する必要はなく、成形体は一体的に形成されている。
【００５２】
第１領域１０はBa1-x-yMxDyTi1-a-bNaMnb03の構造の第１セラミック材料を含む。第１セラミック材料は更に例えばカルシウム、ストロンチウム、鉛またはジルコニウムのような希土類によってドープ可能である。ペロブスカイト構造を有する当該第１セラミック材料により、第１領域は正の温度係数の電気抵抗をもつ。
【００５３】
第２領域２０は第２セラミック材料、例えば酸化物セラミックを含むことが可能で、この酸化物セラミックも、アルカリ金属、アルカリ土類金属、チタンまたはシリコンの群からの元素、例えばイットリウム、カルシウムまたはセリウムでドープ可能である。
【００５４】
第３領域３０は、第１セラミック材料と第２セラミック材料との混合物を含み、ここで第１セラミック材料と第２セラミック材料の比は、９５：５乃至５：９５、好ましくは９０：１０乃至１０：９０を含む範囲から選ばれている。この比は第３領域３０で部分領域ごとに変えることも可能である。例えば部分領域３２の第１セラミック材料の分量が、部分領域３１よりも多いことも可能である。
【００５５】
こうして一体的な成形体内で、第２セラミック材料の機械的及び化学的強度と、第１セラミック材料の電気的機能とが同時に得られることになる。
【００５６】
成形体の製造に当たっては、熱膨張係数に関して調整された第１、第２、第３セラミック材料を結合するために、共通の形状付与工程（ＣＩＭ：セラミック射出成形）が用いられる。ここで熱膨張係数は、好ましくは、固体のＢａＴｉＯ3と流体のＢａＴｉＳｉＯ5の混合物が存在する１２６０℃からの室温までの温度範囲全体にわたって、つまり流体相間温度より下でも、２×１０-6／Ｋよりも小さい差を有するべきであり、これは材料の適切なドープによって達成可能である。第１セラミック材料及び第２セラミック材料の流体相は、組成に依存して９４０℃の温度から出現し得る。
【００５７】
大きなストレスを伴う臨界温度領域では、セラミック材料はゆっくり、例えば１分当たり０．２℃の割合で冷却されるべきである。ここで臨界温度領域は室温と１２６０℃との間に存在し得る。
【００５８】
第１セラミック材料を９９％の密度まで焼結可能にするために、焼結工程前に１μｍよりも小さい粒径を用いるか、例えばＳｉＯ2、ＴｉＯ2、またはＦｅＯのような焼結補助剤を用いることができる。これにより１２０分よりも短い焼結時間で１４００℃よりも低い焼結温度が可能になる。
【００５９】
第１セラミック材料が鉛を含んでいる場合、鉛が構造セラミック材料中に蓄積することを避けるために１３００℃よりも下の極めて低い焼結温度を用いることができる。
【００６０】
第１及び／または第２及び／または第３セラミック材料中の結合剤の分量、並びに押圧ないし結合力は、結合剤除去及び焼結中同程度の収縮値に調節される。結合剤は１重量％より多い分量となる。
【００６１】
図２は加熱装置の別な実施形態の概略斜視図を示す。ここで一緒になって成形体を形成している第１領域１０、第２領域２０及び第３領域３０はそれぞれ管として形成されており、第１領域１０が第２領域２０を取り囲み、第３領域３０は第１領域１０と第２領域２０との間に配設されている。第１領域１０の両端面に電気接触部（図示せず）がある。
【００６２】
この種の管を通って例えば媒体を導くことができ、電圧を印加すると媒体は第１領域１０によって加熱される。一方第２領域２０は、媒体が管を通って流れる間、成形体の機械的、化学的安定性を提供する。第２領域２０が加熱されるべき媒体と第１領域１０との間にあるために、加熱されるべき媒体の汚染や媒体による第１領域１０の破損が抑制される。
【００６３】
図や実施例に示された実施形態は任意に変形可能である。更に、本発明は実施例に制限されず、ここでは説明しない他の実施形態を許容するものとする。
【符号の説明】
【００６４】
１０  第１領域
２０  第２領域
３０  第３領域
３１  部分領域
３２  部分領域
４０  電気接触部
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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