加熱器的制作方法

本發明涉及在液體加熱用加熱器、粉體加熱用加熱器、氣體加熱用加熱器以及氧傳感器用加熱器等中使用的加熱器。

背景技術：

作為在液體加熱用加熱器、粉體加熱用加熱器、氣體加熱用加熱器以及氧傳感器用加熱器等中使用的加熱器，例如已知日本特開2011-60712號公報(以下，稱為專利文獻1)公開的加熱器。專利文獻1公開的加熱器具備：在內部埋設發熱電阻體的陶瓷基體；設置于陶瓷基體的表面的電極焊盤；以及與電極焊盤接合的端子構件。

專利文獻1公開的加熱器裝置將端子構件設置成從陶瓷基體立起，從而相對于端子構件立起的方向上的振動，很容易提高強度，但是相對于沿著陶瓷基體的長度方向的方向上的振動，很難提高強度。

技術實現要素：

加熱器具備：棒狀或者筒狀的陶瓷體；設置于該陶瓷體的內部的發熱電阻體；設置于所述陶瓷體的表面且與所述發熱電阻體連接的電極層；以及與該電極層接合的引線端子，該引線端子包括：從所述電極層立起的第1部分；從所述陶瓷體的外周起在外側沿所述陶瓷體的長度方向延伸的第2部分；以及經由比該第2部分更靠外的外側將所述第1部分和所述第2部分相連的第3部分。

附圖說明

圖1是表示加熱器的縱剖視圖。

圖2是表示變形例的加熱器的縱剖視圖。

圖3是表示變形例的加熱器的縱剖視圖。

圖4是變形例的加熱器之中以經過第1部分與電極層的接合部的剖面截斷的橫剖視圖。

具體實施方式

以下，詳細說明加熱器10。

圖1是表示加熱器10的縱剖視圖。如圖1所示，該加熱器10具備：棒狀或者筒狀的陶瓷體1；設置于陶瓷體1的內部的發熱電阻體2；設置于陶瓷體1的表面的電極層3；以及與電極層3接合的引線端子4。

陶瓷體1是為了保護發熱電阻體2而設置的構件。陶瓷體1的形狀是棒狀或者筒狀。作為棒狀，例如可列舉圓柱狀或者棱柱狀等柱狀等。另外，這里所說的柱狀例如也包括在特定方向上延伸得較長的板狀。作為筒狀，例如可列舉圓筒狀或者方筒狀。在圖1所示的加熱器10中，陶瓷體1是圓柱狀。

陶瓷體1由絕緣性的陶瓷材料構成。作為絕緣性的陶瓷材料，例如可列舉氧化鋁、氮化硅或者氮化鋁。從導熱率出色的觀點出發，優選使用氮化鋁。特別是，在使用氮化鋁的情況下，由于能夠使陶瓷體1的導熱率高至150W/(m·K)，所以能夠將由設置于陶瓷體1內部的發熱電阻體2產生的熱有效地傳導至加熱器10的表面。因此，加熱器10能夠急速升溫。

此外，從容易制造的觀點出發，優選使用氧化鋁。在陶瓷體1是圓柱狀的情況下，關于陶瓷體1的尺寸，例如可將長度設定成100mm，將外徑設定成20mm。此外，在陶瓷體1是板狀的情況下，關于陶瓷體1的尺寸，例如可將長度設定成80mm，將寬度設定成50mm，將厚度設定成2mm。在陶瓷體1是圓筒狀的情況下，關于陶瓷體1的尺寸，例如可將長度設定成100mm，將外徑設定成20mm，將內徑設定成14mm。

發熱電阻體2是因電流流過而發熱的電阻體。發熱電阻體2設置在陶瓷體1的內部。即，發熱電阻體2被埋設于陶瓷體1中。本例的加熱器10中的發熱電阻體2具有彎折形狀。發熱電阻體2的兩端部與引出電極21連接。引出電極21被引出至陶瓷體1的一個端部，且在端部被引出到陶瓷體1的外周面。

在本例中，發熱電阻體2的彎折部設置在陶瓷體1的另一個端部。即，引出電極21設置在陶瓷體1之中與發熱電阻體2的彎折部相反一側的區域內。發熱電阻體2的兩端部經由引出電極21與設置在陶瓷體1的外周面的電極層3電連接。

發熱電阻體2由金屬材料形成。作為金屬材料，例如了列舉鎢、鉬或者錸等。關于發熱電阻體2的尺寸，例如可將寬度設定成1mm，將全長設定成3000mm，將厚度設定成0.02mm。引出電極21可使用與發熱電阻體2相同的金屬材料，與發熱電阻體2同時形成。此外，引出電極21也可使用與發熱電阻體2不同的材料，與發熱電阻體2分開形成。

電極層3設置于陶瓷體1的表面。電極層3經由引出電極21與發熱電阻體2連接。電極層3由金屬材料形成。作為金屬材料，例如可列舉鎢、鉬或者錸等。關于電極層3的尺寸，例如可將長度設定成9mm，將寬度設定成5mm，將厚度設定成0.02mm。另外，在本例中，雖然電極層3經由引出電極21與發熱電阻體2連接著，但是并不限于此。具體來說，加熱器10也可以不具有引出電極21，而是直接連接電極層3和發熱電阻體2。

引線端子4是用于向發熱電阻體2供給電力的構件。與外部的電源(未圖示)連接引線端子4來使用該引線端子4。作為引線端子4，可使用由鎳或者銅的金屬形成的線材或者板材。可使用接合材料5，在電極層3的表面上安裝引線端子4。作為接合材料5，例如可使用釬料。

引線端子4具備：從電極層3立起的第1部分41；從陶瓷體1的外周起在外側沿長度方向延伸的第2部分42；以及經由比第2部分42更靠外的外側連接第1部分41和第2部分42的第3部分43。由此，在沿著陶瓷體1的長度方向的方向上產生了振動時，由于第3部分43彎折，從而能夠降低因該振動引起的應力。因此，能夠降低在第1部分41與電極層3的接合部產生的應力。其結果，能夠提高相對于沿陶瓷體1的長度方向的方向上的振動的強度。

作為第1部分41立起的方向，可列舉與電極層3的表面垂直的方向以及從垂直的方向觀察時傾斜了20°以下的傾斜的方向。這里所說的“傾斜的方向”包括：第1部分41靠近發熱電阻體2而立起的方向；第1部分41遠離發熱電阻體2而立起的方向；在陶瓷體1的圓周方向上傾斜的方向；以及這些結合起來的方向。特別是，當第1部分41在與電極層3的表面垂直的方向上立起的情況下，能夠很容易使接合材料5均勻地浸潤擴展至第1部分41的周圍。因此，能夠用較少的接合材料5牢固地保持引線端子4。

在本例中，引線端子4是棒狀，引線端子4的剖面(第1部分41、第2部分42以及第3部分43的剖面)是圓形狀。特別是，第3部分43的剖面是圓形狀，從而彎折了第3部分43時，能夠降低第3部分43發生損傷的危險。作為引線端子4的剖面的其他形狀，例如，可列舉矩形狀、C字形狀、U字形狀或者中空狀等。特別是，在第3部分43是C字形狀或者U字形狀的情況下，優選在與陶瓷體1相反的一側開口。由此，能夠容易彎折第3部分43。此外，引線端子4例如也可以是板狀。例如，引線端子4之中，第1部分41、第2部分42以及第3部分42可以通過彎折板狀的構件來形成。引線端子4為板狀時能夠提高引線端子4的強度。

此外，在本例中，第3部分43的一部分與從電極層3立起的第1部分41平滑地連續。由此，與在第1部分41和第3部分43之間存在高低差或者迂回部的情況相比，能夠使產生振動時應力集中的部位遠離第1部分41與電極層3的接合部分。另外，這里所說的“平滑”是指在第1部分41和第3部分43之間不存在高低差或者迂回部。

此外，在本例中，從第1部分41起連續地設置第3部分43，并且第2部分42位于第3部分43的前端，從而通過第3部分43吸收因振動引起的應力的同時，也能夠使第2部分42靠近陶瓷體的外周面。若兩個第2部分42的間隔擴大，則存在加熱器10會大型化的問題，但是通過采用能夠使兩個第2部分42靠近陶瓷體的外周面的本例的結構，能夠使加熱器10小型化。

此外，在本例中，引線端子4之中第1部分41、第2部分42以及第3部分43的剖面的形狀以及大小相同，但是并不限于此。具體來說，在各個部位，形狀以及大小也可以不同。特別是，優選第3部分43比第1部分41及第2部分42細。由此，能夠確保引線端子4的強度，同時能夠容易使第3部分43彎折。

關于引線端子4的尺寸，例如能夠如下那樣設定。在圖1所示的加熱器10的情況下，可將第1部分41的長度設定成2.3mm。關于第2部分42的長度，可將第1部分41立起的方向上的長度設定成1.5mm，將沿陶瓷體1的長度方向的方向上的長度設定成2.5mm。此外，可將第3部分43的長度設定成6.5mm。此外，第1部分41、第2部分42以及第3部分43各自的剖面可設定成直徑為0.8mmφ的圓形狀。

此外，在利用接合材料5來接合引線端子4與電極層3的情況下，優選接合材料5僅在引線端子4中的第1部分41處浸潤擴展。具體來說，優選接合材料5不浸潤擴展到第3部分43。由此，能夠進行第1部分41與電極層3的接合的同時，減輕對第3部分43產生的彎折作用的阻礙。

進一步地，本例的加熱器10如圖1所示，第3部分43具有迂回形狀。由此，由于能夠以迂回的部分為起點集中使其彎折，所以能夠吸收大的振動。

此外，如圖2所示，第3部分43也可以具有彎曲形狀。由于第3部分43是彎曲形狀，從而在彎折了第3部分43時，能夠減輕應力集中于特定部位。因此，能夠提高加熱器10的長期可靠性。

此外，如圖3所示，優選分別具備兩個以上的電極層3以及引線端子4，并且兩個電極層3與兩個引線端子4各自的接合部的位置在陶瓷體1的長度方向上錯開著。由此，能夠提高電極層3以及引線端子4的接合部的耐久性。具體來說，在將兩個引線端子4的接合部設置在一條直線上的情況下，對于陶瓷體1以引線端子4的第1部分41為軸進行旋轉這樣的振動而言，很難提高接合部的強度。相對于此，通過錯開兩個引線端子4的接合部的位置來進行配置，從而能夠提高相對于陶瓷體1以引線端子4的第1部分41為軸進行旋轉這樣的振動的強度。

另外，這里所說的“錯開接合部的位置來進行配置”例如是指，在觀察引線端子4之中與電極層3接合的第1部分41的端面時，第1部分41的端面的中心彼此錯開著。也就是說，接合部彼此的位置不必完全錯開，也可以是在陶瓷體1的長度方向上觀察時接合部彼此的一部分重合。接合部的位置例如能夠錯開0.2～1.2mm。

進一步地，優選在陶瓷體1的長度方向上觀察兩個第1部分41彼此時，不是部分重合而是完全錯開。由此，能夠進一步提高相對于陶瓷體1以引線端子4的第1部分為軸進行旋轉這樣的振動的強度。

此外，如圖4所示，優選分別具備兩個以上的電極層3以及引線端子4，并且兩個電極層3與引線端子4各自的接合部的位置從夾著陶瓷體1相對的位置朝圓周方向錯開。由此，能夠提高相對于陶瓷體1以引線端子4的第1部分41為軸進行旋轉這樣的振動的強度。

另外，這里所說的“朝圓周方向錯開”例如是指，在觀察引線端子4之中與電極層3接合的第1部分41的端面時，第1部分41的端面的中心彼此的位置在圓周方向上錯開。也就是說，接合部彼此不必完全錯開，接合部彼此的一部分也可以夾著陶瓷體1而相對。接合部彼此例如能夠錯開1°～15°。

進一步地，兩個第1部分41彼此的端面也可以在陶瓷體1的圓周方向上觀察時不具有相對的部分而是完全地錯開。由此，能夠進一步提高相對于陶瓷體1以引線端子4的第1部分41為軸進行旋轉這樣的振動的強度。

符號的說明

1：陶瓷體

2：發熱電阻體

21：引出電極

3：電極層

4：引線端子

41：第1部分

42：第2部分

43：第3部分

5：接合材料

10：加熱器