JP2002310428A

JP2002310428A - セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法

Info

Publication number: JP2002310428A
Application number: JP2001108922A
Authority: JP
Inventors: Arihito Tanaka; 有仁田中; Takashi Aota; 隆青田; Toshitsugu Miura; 俊嗣三浦; Kan Chiyou; 艱趙
Original assignee: Bosch Automotive Systems Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミックスヒータ６の正極側リード６４ａと
電極取り出し金具１２とをロウ付けにより接続する際
に、セラミックスヒータ６の端面６ｂに形成された取付
け孔６ｃ内に溶けたロウ材を充分に侵入させることによ
り、グロープラグとして使用した際に、両者６４ａ、１
２の接続部が大気にさらされて酸化することを防止し、
電気的抵抗の増大を防止する。【解決手段】セラミックスヒータ６の一方の端部側を金
属製外筒８の内部に挿入する。そして、金属製外筒８内
に位置するセラミックスヒータ６の端面６ｂに電極取り
出し金具取付け孔１２ｃを形成し、この取付け孔内６ｃ
に発熱体６４の正極側リード６４ａを露出させておく。
その後、この取付け孔６ｃ内に電極取り出し金具１２の
先端１２ａを挿入し、７６Ｔｏｒｒ以下の雰囲気圧力中
でロウ付けを行う

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの始動補助用として使用されるグロープラグを製造す
る方法に係り、特に、発熱体としてセラミックスヒータ
を用いたセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】絶縁性セラミックス中に、高融点金属
（例えばタングステン等）のコイルや導電性セラミック
ス等の発熱体を埋設し、または導電性セラミックスの発
熱体の一部を露出させる等、絶縁性セラミックスと発熱
体としての無機導電体とを複合して形成したセラミック
スヒータを、金属製外筒内にロウ付けにより固定し、前
記発熱体の負極側のリード線を絶縁性セラミックスの側
面から取り出して金属製外筒に電気的に接続するととも
に、正極側のリード線を、絶縁性セラミックスの前記発
熱体が埋設された位置と逆の端面側で電極取り出し金具
の一端に接続し、さらに、この電極取り出し金具の他端
に外部接続端子を接続するように構成したセラミックス
ヒータ型グロープラグが従来から知られている。

【０００３】ところで、近年、排気ガスの規制に対応す
るため、ディーゼルエンジンの燃焼方式が、副燃焼室を
有するタイプから、直接噴射型、いわゆる直噴型に移行
し、さらに、マルチバルブ化が行われてきている。この
ような直接噴射型のディーゼルエンジンに用いるグロー
プラグは、シリンダヘッドの壁面を通って主燃焼室に臨
むため、副燃焼室を予熱するタイプに比べて全長を長く
し、しかも、細径にすることが必要である。

【０００４】さらに、シリンダヘッドの強度を確保する
ためにシリンダヘッドの厚さを大きくするとともに、バ
ルブ孔、噴射ノズル取付け孔およびグロープラグ取付け
孔の間隔をそれらの干渉防止のために確保する必要があ
る。そのため、グロープラグを装着する挿入孔が非常に
細く、しかも、長くなってきており、それに合わせてグ
ロープラグも非常に細長く形成する必要がある。

【０００５】前述のようなグロープラグの長尺化の要求
に応えるとともに、セラミックスヒータの全長を短縮し
てコストダウンを図るために、セラミックスヒータを、
その発熱体が設けられている発熱部を外部に突出させて
金属製外筒の一端側に固定するとともに、電極取り出し
金具が接続されている他端側は金属製外筒の内部に位置
するようにした構造のグロープラグが提案されている。

【０００６】前記のような構造のグロープラグは、図７
に示す工程により、セラミックスヒータ６の内部に埋設
された発熱線６４（その一端の正極側リード６４ａ）と
電極取り出し金具１２との接続、およびセラミックスヒ
ータ６と金属製外筒８との接合を、ロウ付けによって行
うことが一般に行われている。これら各部材６，８，１
２をロウ付けする場合の従来の工程について図７
（ａ）、（ｂ）により説明する。先ず、セラミックスヒ
ータ６および金属製外筒８をロウ付け治具１４に取付け
て位置あわせをし、電極取り出し金具１２の一端１２ａ
をセラミックスヒータ６の上部の端面６ｂに開口してい
る取付け孔６ｃ内に挿入した後、所定量の銀ロウ２６
を、線材をコイル状に巻いた状態にして、セラミックス
ヒータ６の平坦な上部側端面６ｂ上に挿入し（図７
（ａ）参照）、水素ガスまたはその他の還元性ガスまた
は不活性ガス雰囲気中で９００℃に加熱する。

【０００７】９００℃に加熱すると、セラミックスヒー
タ６の上部側端面６ｂ上に載っている銀ロウ２６が溶け
て、セラミックスヒータ６の外周面と金属製外筒８の内
周面との間の隙間、およびセラミックスヒータ６の取付
け孔６ｃと電極取り出し金具１２の先端部１２ａとの間
の隙間に流れ込み、前記正極側リード６４ａと電極取り
出し金具１２およびセラミックスヒータ６と金属製外筒
８とが接合されるとともに、セラミックスヒータ６の外
面に露出している負極側リード６４ｂと金属製外筒８と
が電気的に接続される。このような銀ロウによるロウ付
けが正常に行われた場合には、セラミックスヒータ６の
上部側端面６ｂ上の溶けた銀ロウが、すべて前記隙間に
流れ込んで、これらが銀ロウにより完全に接合され、電
気的に接続される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記のようにセラミッ
クスヒータ６の正極側リード６４ａと電極取り出し金具
１２とを接合する際に、従来は、水素雰囲気中でロウ付
けを行うことが一般的であった。しかしながらセラミッ
クスヒータ６の端面６ｂに形成された電極取り出し金具
接続用の取付け孔６ｃは、極めて小径であり、しかも、
正極側リードと電極取り出し金具との接合長さを充分に
とって確実な電気的接続を行うためには、相当の深さを
有することが必要である。そのため、従来の水素雰囲気
中でロウ付けを行う方法では、前記取付け孔６ｃの内面
と電極取り出し金具１２の外面との間の狭い空間内に銀
ロウが充分浸透せず、取付け孔６ｃの内部に空間Ｓが形
成されてしまい、正極側リード６４ａと電極取り出し金
具１２との接合が不完全になる場合があった（図７
（ｂ）参照）。

【０００９】前記のように取付け孔１２内に銀ロウが完
全に充填されない場合には、正極側リード６４ａと電極
取り出し金具１２とのロウ付け部に空間Ｓが生じ、これ
ら正極側リード６４ａおよび電極取り出し金具１２が大
気にさらされるおそれがあった。このような状態のセラ
ミックスヒータ６をグロープラグの発熱体として使用す
ると、前記部分が高温の大気中に長時間暴露されること
となり、その結果、前記接続部で酸化が進行して電気抵
抗が大きくなり、グロープラグとしての性能が低下して
しまうという問題が発生した。

【００１０】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたもので、セラミックスヒータの端面に形成された電
極取り出し金具接続用の取付け孔の内部にロウ材が完全
に充填されて、電極取り出し金具と正極側リードととの
接合部が大気にさらされるおそれのないセラミックスヒ
ータ型グロープラグの製造方法を提供することを目的と
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るセラミック
スヒータ型グロープラグの製造方法は、絶縁性セラミッ
クスと無機導電体で形成したセラミックスヒータと、こ
のセラミックスヒータの端部内でその発熱体の一方の極
に電気的に接続された電極取り出し金具と、前記セラミ
ックスヒータの発熱体側先端部を外部に突出させるとと
もに、電極取り出し金具接続側の端部を内部に収容した
状態で固定された金属製外筒とを備えたセラミックスヒ
ータ型グロープラグを製造する方法であって、前記セラ
ミックスヒータの金属製外筒内に収容される端部に取付
け孔を形成して、この取付け孔内に前記発熱体の一方の
極を露出させ、次に、この取付け孔内に電極取り出し金
具の先端を挿入した後、７６Ｔｏｒｒ以下の雰囲気圧力
中でロウ付けを行うことにより、前記一方の極と電極取
り出し金具とを電気的に接続する工程を含むことを特徴
とするものである。

【００１２】前記セラミックスヒータ型グロープラグの
製造方法では、真空雰囲気中でロウ付けを行うので、小
径でしかも深さのある取付け孔であっても、従来のよう
に水素ガス等の還元性ガス雰囲気中でロウ付けを行う場
合よりも溶けたロウ材が侵入しやすく、正極側リードと
電極取り出し金具との接続部の周囲に空間が生じること
がない。従って、これら正極側リードと電極取り出し金
具が大気にさらされて酸化するおそれがない。

【００１３】また、請求項２に記載の発明方法は、請求
項１に記載のセラミックスヒータ型グロープラグの製造
方法において、１Ｅ−６Ｔｏｒｒ以上の雰囲気圧力中で
ロウ付けを行うことを特徴とするものである。

【００１４】この請求項２に記載の発明方法では、真空
度が１Ｅ−６Ｔｏｒｒを下まわるとロウ材の蒸散を招
き、ロウ付け部に隙間が生じてしまうおそれがあるた
め、前記１Ｅ−６Ｔｏｒｒを下限とする雰囲気圧力中で
ロウ付けを行うようにしたものである。

【００１５】さらに、請求項３に記載の発明方法は、前
記請求項１または請求項２に記載のセラミックスヒータ
型グロープラグの製造方法において、前記雰囲気圧力中
でロウ付けを行っている途中で、還元性ガス、または不
活性ガスを注入するようにしたものである。

【００１６】また、請求項４に記載の発明方法は、前記
請求項３に記載のセラミックスヒータ型グロープラグの
製造方法において、前記還元性ガス、または不活性ガス
の注入によって雰囲気圧力が７６Ｔｏｒｒをこえること
を特徴とするものである。

【００１７】請求項３および請求項４に記載の発明方法
では、７６Ｔｏｒｒ以下の雰囲気圧力中でロウ付けを始
めるが、途中で還元性ガス、または不活性ガスを注入し
圧力を上昇させることにより、さらにロウ材が取付け孔
内に侵入しやすくなる。しかも、これらのガスの注入に
よって雰囲気圧力が前記７６Ｔｏｒｒをこえても同様の
効果を奏することができる。

【００１８】また、請求項５に記載の発明方法は、請求
項１ないし請求項４のいずれかに記載のセラミックスヒ
ータ型グロープラグの製造方法において、前記取付け孔
の内径と電極取り出し金具の外径との差が、０．５ｍｍ
よりも小さいことを特徴とするものである。

【００１９】請求項５に記載の発明方法では、取付け孔
の内径と電極取り出し金具の外径との差が、０．５ｍｍ
よりも小さい、すなわち、取付け孔の内面と電極取り出
し金具の外面との間の隙間が片側で０．２５ｍｍよりも
小さいので、取付け孔内のロウ層の厚さが厚すぎず、電
極取り出し金具を確実に保持することができ、取付け孔
内のロウ付け部分での電極取り出し金具の切断を防止す
ることができる。

【００２０】また、請求項６に記載の発明方法は、請求
項１ないし請求項５のいずれかに記載のセラミックスヒ
ータ型グロープラグの製造方法において、前記一方の極
と電極取り出し金具とのロウ付けによる電気的接続と同
時に、セラミックスヒータと金属製外筒とをロウ付けに
より接合することを特徴とするものである。

【００２１】請求項６に記載の発明方法では、前記雰囲
気中でロウ付けを行うので、セラミックスヒータと金属
製外筒との間の隙間にロウ材が完全に充填され、両者が
確実に接合される。しかも、セラミックスヒータの発熱
体の他方の極（負極）をセラミックスヒータの外面に取
り出して接続する場合には電気的接続が確実に行われ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態によ
り本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係
る製造方法により製造されるセラミックスヒータ型グロ
ープラグ（全体を符号１で示す）の一例を示す縦断面図
であり、この図によりセラミックスヒータ型グロープラ
グ１の構成およびこのセラミックスヒータ型グロープラ
グ１の製造方法について説明する。このグロープラグ１
のハウジング２はほぼ円筒状をしており、その内部の孔
４は、図の右側のセラミックスヒータが固定される部分
が小径部４ａ、図の左側の外部接続端子が固定される端
部が大径部４ｃ、これら小径部４ａと大径部４ｃの間が
中径部４ｂである段付きの軸方向孔になっている。

【００２３】前記ハウジング２の内部孔４（段付きの軸
方向孔）の小径部４ａ内には、セラミックスヒータ６が
ロウ付けにより接合された金属製外筒８が挿入され、こ
の金属製外筒８の外周面の一部が圧入またはロウ付け等
によりこのハウジング２に固定されている。

【００２４】セラミックスヒータ６は、その本体部を構
成するセラミックス絶縁体６２の内部に、高融点金属
（例えばタングステン（Ｗ）等）をコイル状にした発熱
線（発熱体）６４が埋め込まれた発熱部６ａを有してお
り、この発熱部６ａが、前記金属製外筒８の先端８ｂか
ら外部へ突出するとともに、この発熱部６ａから遠い側
の端面６ｂが金属製外筒８の内部に位置している。な
お、この実施の形態では、発熱体６ａを高融点金属とし
ているが、導電性セラミックスやシート状の発熱体等に
しても良く、導電性セラミックスの発熱体の一部を絶縁
性セラミックスから露出させる等、セラミックヒータ６
は、絶縁性セラミックスと発熱体としての無機導電体と
を複合して形成したものであればよい。

【００２５】前記セラミックスヒータ６の内部に埋め込
まれたコイル状発熱線６４の一方の端部（正極側のリー
ド）６４ａが、セラミックスヒータ６の前記端面６ｂ側
に伸びており、セラミックスヒータ６の内部で電極取り
出し金具１２の一端１２ａに接続されている。一方、他
方の端部（負極側のリード）６４ｂが、金属製外筒８の
内部側でセラミックス絶縁体６２の外面に露出して金属
製外筒８の内面にロウ付けにより電気的に接続されてい
る。

【００２６】前記電極取り出し金具１２の一端１２ａを
セラミックスヒータ６の正極側リード６４ａに接続する
場合には、セラミックスヒータ６の前記端面６ｂに電極
取り出し金具取付け孔６ｃを形成し（後に説明する図２
（ａ）参照）、この電極取り出し金具取付け孔６ｃ内に
前記正極側リード６４ａの側面を露出させておく。そし
て、この電極取り出し金具取付け孔６ｃ内に電極取り出
し金具１２の先端部１２ａを挿入し、ロウ付け（例えば
銀ロウ材によるロウ付け）することにより、セラミック
スヒータ６の正極側リード６４ａと電極取り出し金具１
２とを電気的に接続する。

【００２７】なお、この実施の形態では、前記セラミッ
クスヒータ６と金属製外筒８とのロウ付けによる接合と
負極側リード６４ｂと金属製外筒８との電気的接続、お
よびセラミックスヒータ６の正極側リード６４ａと電極
取り出し金具１２とのロウ付けによる電気的接続とを同
時に行うようになっており、これらを銀ロウを用いたロ
ウ付けにより接合する工程について、図２（ａ）、
（ｂ）により説明する。先ず、金属製外筒８内にセラミ
ックスヒータ６を挿入し、これら金属製外筒８とセラミ
ックスヒータ６とをロウ付け治具１４内に取り付けて位
置合わせをする。セラミックスヒータ６と金属製外筒８
とを位置決めをした状態では、セラミックスヒータ６の
先端の発熱部６ａは金属製外筒８の外部に突出し、前記
電極取り出し金具１２が接続される逆の端面６ｂ（上端
部）は金属製外筒８の内部に位置している。

【００２８】前記セラミックスヒータ６の銀ロウ付けを
行う部分（セラミックスヒータ６の外周面と、電極取り
出し金具取付け孔６ｃの内周面）には、銀ロウとの親和
性を高めるために表面処理を行っている。例えば、前記
ロウ付けを行う部分に金属Ｎｉ層を形成する。つまり、
セラミックスヒータ６の前記部分に、Ｎｉペーストを塗
布した後、メタライジング処理、すなわち、９５０度程
度の温度で焼いて、ペースト中の金属成分（Ｎｉ）を金
属被膜化する処理を行う。なお、メタライジング処理は
Ｎｉメタライジングに限るものではなく、例えば、活性
金属としてＴｉを含むＡｇ−Ｃｕ系の活性銀ロウ等によ
るメタライジングは、強固な結合を行いうるメタライジ
ング層が得られるので望ましい。

【００２９】セラミックスヒータ６および金属製外筒８
をロウ付け治具１４に取付けて位置あわせをした後、セ
ラミックスヒータ６の端面６ｂに形成されて、発熱線６
４の正極側リード６４ａの側面が露出している電極取り
出し金具取付け孔６ｃ内に、電極取り出し金具１２の一
端１２ａ挿入する。その後、線状の銀ロウ材２６を、外
径が前記金属製外筒８の内径とほぼ同じぐらいの外径を
有するコイル状に巻き、金属製外筒８の内部に挿入して
セラミックスヒータ６の前記端面６ｂ上に載せる（図２
（ａ）参照）。

【００３０】前記のようにロウ付け治具１４にセットさ
れたセラミックスヒータ６および金属製外筒８は、真空
炉（図示せず）中に収容されており、この真空炉内にお
いて７６Ｔｏｒｒ以下で、かつ、１Ｅ−６Ｔｏｒｒ以上
の雰囲気圧力中で８５０度ないし９５０度まで加熱さ
れ、この最高温度に３０分間保持される。前記温度に加
熱することにより、銀ロウ２６が溶けて、セラミックス
ヒータ６の外周面と金属製外筒８の内周面との間の隙間
や、セラミックスヒータ６の端面６ｂに形成された取付
け孔６ｃの内面と電極取り出し金具１２の外面との間に
流れ込みロウ付けが行われる（図２（ｂ）参照）。

【００３１】前記構成のセラミックスヒータ型グロープ
ラグ１のセラミックスヒータ６と金属製外筒８、および
セラミックスヒータ６の端部に形成され、発熱体６４の
正極側リード６４ａが露出している取付け孔６ｃと電極
取り出し金具１２とを銀ロウ付けすると、溶けた銀ロウ
２６が、前述のように電極取り出し金具取付け孔６ｃの
内部および、セラミックスヒータ６の外面と金属製外筒
８の内面との間の隙間に流れ込んでこれらが接合される
が、前記圧力の真空雰囲気中でロウ付けを行うので、小
径で深い取付け孔６ｃの内部まで銀ロウ材が完全に侵入
し、従来のように水素ガス等のガス中でロウ付けを行っ
た場合（図７参照）のように、取付け孔６ｃ内の正極側
リード６４ａや電極取り出し金具１２の周囲に空間が生
ずることがない。なお、この実施の形態では、セラミッ
クスヒータの発熱体の正極側リードと電極取り出し金具
との接合と、セラミックスヒータの外面と金属製外筒の
内面との接合を一回のロウ付け工程で同時に行ったが、
これらのロウ付けを別々の工程で行うようにしても良
い。

【００３２】前記のように銀ロウ付けを行って、絶縁性
セラミックス６２の内部に埋設されたコイル状発熱線６
４の正極側リード６４ａに電極取り出し金具１２が接続
されるとともに、その外周面に金属製外筒８が接合され
たセラミックスヒータ６が、シリンダヘッドへの取付金
具となる筒状のハウジング２内に、挿入されて固定され
る。

【００３３】前記電極取り出し金具１２の正極側リード
６４ａに接続された端部１２ａと逆の端部１２ｂには、
外部接続端子１８の一端１８ａが接合されており、この
外部接続端子１８の他端のねじ部１８ｂが前記ハウジン
グ２の内部孔４の大径部４ｃから外部に突出している。
この外部接続端子１８のねじ部１８ｂの外周にシール部
材２０および絶縁ブッシュ２２が嵌合されて、前記大径
部４ｃ内に挿入されている。さらにその外側からナット
２４を外部接続端子１８の締め付けねじ部１８ｂに締結
し固定している。

【００３４】前述のように真空炉内において、７６Ｔｏ
ｒｒ〜１Ｅ−６Ｔｏｒｒの雰囲気圧力で、セラミックス
ヒータ６の端面６ｂに形成された取付け孔６ｃ内に露出
している正極側リード６４ａと電極取り出し金具１２の
先端１２ａとをロウ付けすると、ロウ材が取付け孔６ｃ
の内部まで完全に入り込み、取付け孔６ｃの内部に従来
のような空間Ｓ（図７（ｂ）参照）が出来ることがな
い。従って、取付け孔６ｃ内のロウ付け部が密封されて
大気に触れるおそれがないので、セラミックヒータ型グ
ロープラグ１として使用した際に長時間高温の大気中に
さらされても、酸化の進行による電気抵抗の増加を抑制
することができ、セラミックヒータ型グロープラグ１の
性能変化を防止することができる。また、取付け孔６ｃ
内のロウ付け部分の気密性が向上し、セラミックスヒー
タ６の内部への水分や油分の侵入を防止することがで
き、これら水分や油分の気化の結果生じるセラミックス
ヒータ６の割れの発生を防止することができる。さら
に、ロウ付け部分の内部に発生する空孔、気孔が減少
し、電極取り出し金具１２の接続強度が増大する。

【００３５】前記実施の形態では、真空炉内で、７６Ｔ
ｏｒｒ〜１Ｅ−６Ｔｏｒｒの範囲の雰囲気圧力中でロウ
付けを行ったが、ロウ付けの開始から終了まで常に前記
圧力を保持する場合に限るものではなく、途中でガスを
注入して圧力を上昇させるようにしても良い。この場合
には、前記７６Ｔｏｒｒ以下の圧力でロウ付けを開始
し、途中（例えば、後に説明する図３のガス導入ポイン
トＰ参照）でＡＲガスあるいはＨ２ガス等のガスを注入
して圧力を上昇させる。この構成では、ガスの注入によ
り圧力が上昇して７６Ｔｏｒｒをこえた場合でも、前記
実施の形態と同様の効果を奏することができる。

【００３６】なお、前記実施の形態では、ロウ材として
銀ロウを用いてロウ付けを行ったが、銀ロウに限るもの
ではなく、その他のロウ材、例えば、銅ロウ、リン銅ロ
ウ、ニッケルロウ、金ロウ、パラジウムロウ等いわゆる
硬ロウを用いても良く、この場合でも同様の効果を奏す
ることができる。

【００３７】前述のように、真空炉中で雰囲気圧力を７
６Ｔｏｒｒ〜１Ｅ−６Ｔｏｒｒの範囲に設定してロウ付
けを行うと、小径で深い電極取り出し金具取付け孔６ｃ
であってもその内部まで銀ロウが完全に侵入して、取付
け孔６ｃ内に空間ができることがないので、従来の水素
ガス等の還元性ガス雰囲気中でロウ付けをする方法より
もロウ付け品質が向上する。このようにロウ付け品質が
向上したことを確認するための試験を行った。

【００３８】ロウ付けにより電極取り出し金具取付け孔
６ｃの内部まで完全にロウ材が侵入した場合には、電気
的抵抗が小さく、また、取付け孔６ｃ内に充分にロウ材
が侵入せず取付け孔６ｃの封止が不完全な場合には、界
面における酸化が進行し、グロープラグとして使用した
際に高温大気中での長時間暴露に伴って接触抵抗が増大
する。そこで、この試験では、ロウ付け完了後、高温大
気中に放置した場合の抵抗増加率を測定することにより
ロウ付け品質の良否を確認した。

【００３９】先ず、第１の確認試験の試験試料として、
セラミックスヒータ６は、その端面に形成した電極取り
出し金具取付け孔６ｃの内径をφ０．８ｍｍ、深さを
４．０ｍｍとしたものを使用した。一方、前記取付け孔
６ｃ内にロウ付けされる電極取り出し金具１２は、外径
をφ０．５ｍｍとした。従って、取付け孔６ｃ内に電極
取り出し金具１２を挿入したときの、取付け孔６ｃの内
面と電極取り出し金具１２の外面との間の隙間は、片側
が０．１５ｍｍとなる。

【００４０】また、セラミックスヒータ６の取付け孔６
ｃの内面にはメタライジング処理を行った。前記実施の
形態で述べたＮｉメタライジングを行ったものと、活性
銀ロウメタライジングをしたものとの二種類での試験を
行った。銀ロウ材はＢＡｇ−８を使用した。

【００４１】試験条件として、ロウ付けの雰囲気は、従
来の方法である水素雰囲気炉中と、真空炉中で雰囲気圧
力を変化させた複数の圧力を選択した。真空炉中の圧力
は、１５０Ｔｏｒｒ、７６Ｔｏｒｒ、１Ｅ−３Ｔｏｒ
ｒ、１Ｅ−６Ｔｏｒｒを選択した。さらに、１Ｅ−６Ｔ
ｏｒｒでロウ付けを開始し、途中でＡｒガスを注入し圧
力を７６０Ｔｏｒｒまで上昇させた場合の試験を行っ
た。ロウ付けの温度は、前記各圧力中で、８５０℃、９
００℃および９５０℃の三段階で行った。このロウ付け
温度は、図３に示す条件に設定した。すなわち、昇温速
度を２０℃／ｍｉｎとして、最高温度である前記８５０
℃、９００℃、９５０℃に達した後３０分間保持し、そ
の後、炉内を冷却した。

【００４２】前記条件でロウ付けを完了した後、３００
℃の高温大気中に放置したときの抵抗増加率を測定し
た。放置した時間は、それぞれ５００時間および１００
０時間とした。

【００４３】前記試験条件で第１の確認試験を行った結
果を図４および図５に示す。図４はセラミックスヒータ
６の取付け孔６ｃ内に施した表面処理がＮｉメタライジ
ングの場合、図５はその表面処理が活性銀ロウによるメ
タライジングの場合である。測定結果は、前記各条件で
ロウ付けを行ったものについて、初期抵抗値に対する百
分率で表示した。図中の評価欄の○は、高温大気中に長
時間放置した場合でも抵抗値がほとんど変化していない
ので、銀ロウが完全に取付け孔６ｃ内に浸透していると
考えられるものであり、×印は、抵抗値の変化が大き
く、取付け孔６ｃ内のロウ付け部に隙間が生じて、その
後の高温長時間暴露により酸化が進行したものと推定さ
れるものである。

【００４４】前記図４および図５から明らかなように、
セラミックスヒータ６にいずれのメタライジング処理を
行った場合も、真空炉内で雰囲気圧力が７６Ｔｏｒｒ、
１Ｅ−３Ｔｏｒｒの条件でロウ付けを行ったものはセラ
ミックスヒータ６の取付け孔６ｃの内部まで完全にロウ
材が侵入しており、ロウ付け部分の抵抗増加を抑制でき
るので、セラミックヒータ型グロープラグ１としての性
能変化を防止できる。

【００４５】これに対し、従来の水素雰囲気中でロウ付
けを行った場合、および真空炉内で圧力が１５０Ｔｏｒ
ｒの場合のように真空度が低いものでは、取付け孔６ｃ
の内部に残留している気泡が抜けないため、銀ロウが取
付け孔６ｃの内部まで充分入り込めないことから、セラ
ミックスヒータ６の正極側リード６４ａと電極取り出し
金具１２との接合面に隙間が生じ、その後の高温暴露に
より酸化が進行したものと推定される。また、真空炉内
で１Ｅ−６Ｔｏｒｒの条件でロウ付けした場合も抵抗値
が大きく変化しているが、これは銀ロウが蒸散して取付
け孔６ｃ内に隙間が生じたため、酸化が進行し、抵抗値
が上がったものと推定される。なお、雰囲気圧力が１Ｅ
−６Ｔｏｒｒ中でロウ付け温度が８５０℃の場合には評
価が○になっているが、この雰囲気圧力でのロウ付け
は、表中に※印を付したものすべてを不合格と判断し
た。

【００４６】次に、第２の確認試験として、セラミック
スヒータ６の取付け孔６ｃの内径と電極取り出し金具１
２の外径を各種寸法に変更した場合について、ロウ付け
を完了後、３００℃の高温大気中に放置したときの電気
抵抗の増加率と、電極取り出し金具１２の引き抜き強度
を測定した。

【００４７】この試験では、試験試料として、セラミッ
クスヒータ６は、その取付け孔６ｃの深さを４ｍｍと
し、内径をφ０．５２ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、
０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍ、１．１ｍｍ、
１．３ｍｍ、１．５ｍｍ、１．７ｍｍ、１．９ｍｍの１
１種類とした。そして、取付け孔６ｃの内面にはＮｉメ
タライジング処理を行った。また、電極取り出し金具１
２は、外径がφ０．５ｍｍと、１．０ｍｍの二種類とし
た。

【００４８】試験条件は、ロウ付け雰囲気が１Ｅ−３Ｔ
ｏｒｒの真空雰囲気で、ロウ付け温度は９００℃とす
る。また、ロウ材の材質は、銀ロウＢＡｇ−８とした。

【００４９】前記条件で、前記各試料をロウ付けし、そ
の後、３００℃の大気中に１０００時間放置した後、電
気抵抗率と、電極取り出し金具の引き抜き強度を測定し
た。第２の確認試験の結果を図６に示す。この表から明
らかなように、電気抵抗の変化については隙間（取付け
孔６ｃと電極取り出し金具１２との間の隙間）に関して
依存性はなく、１０００時間放置後の抵抗値はすべて許
容範囲内にある。しかし、取付け孔６ｃと電極取り出し
金具１２との隙間が片側で０．２５ｍｍ以上（取付け孔
６ｃの内径と電極取り出し金具１２の外径との差が０．
５ｍｍ以上）の組み合わせの場合には、電極取り出し金
具１２の引き抜き強度試験において、ロウ付け部分の内
部で破壊した。つまり、取付け孔６ｃの内部に挿入して
いる電極取り出し金具１２がその途中で破壊した。これ
は、取付け孔６ｃ内部のロウの厚さが厚すぎて、電極取
り出し金具１２の保持が不十分になったためと思われ
る。従って、取付け孔６ｃの内径と電極取り出し金具１
２の外径との差が０．５ｍｍ未満の場合には判定が○で
あり、０．５ｍｍ以上の場合には判定が×で不合格であ
った。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、絶
縁性セラミックスと無機導電体で形成したセラミックス
ヒータと、このセラミックスヒータの端部内でその発熱
体の一方の極に電気的に接続された電極取り出し金具
と、前記セラミックスヒータの発熱体側先端部を外部に
突出させるとともに、電極取り出し金具接続側の端部を
内部に収容した状態で固定された金属製外筒とを備えた
セラミックスヒータ型グロープラグを製造する製造方法
において、前記セラミックスヒータの金属製外筒内に収
容される端部に取付孔を形成してこの取付孔内に前記発
熱体の一方の極を露出させ、次に、この取付孔内に電極
取り出し金具の先端を挿入した後、７６Ｔｏｒｒ以下の
雰囲気圧力中でロウ付けを行うようにしたので、前記取
付け孔内にロウ材が完全に充填される。その結果、ロウ
付け部分が大気にさらされることがことがなくなり、電
極部が酸化するおそれがない。従ってグロープラグとし
ての性能の劣化を防止することができる。また、ロウ付
け部の気密性が向上するので、セラミックスヒータ内へ
の水分や油分等の浸入を防止することができ、セラミッ
クスヒータ内部でこれら水分や油分が気化することで生
じるセラミックスの割れ等を防止することができる。さ
らに、ロウ付け部の空孔、気孔が減少することで、その
部分の機械的強度を増大させることもできる。

【００５１】また、請求項２に記載の発明方法では、１
Ｅ−６Ｔｏｒｒ以上の雰囲気圧力中でロウ付けを行うよ
うにしたので、ロウ材が蒸散することを防止でき、ロウ
付け部に隙間が生じることがない。従って、酸化の進行
による電気的抵抗の増加を防止することができる。

【００５２】さらに、請求項３および請求項４に記載の
発明方法では、前記雰囲気圧力中でロウ付けを行ってい
る途中で、ガスを注入するようにしたことにより、真空
雰囲気中のロウ付けで取付け孔内のエアを排出しつつロ
ウ材を侵入させた後、圧力を上げることにより、さらに
ロウ材を確実に取付け孔内に侵入させることができる。
なお、このときにはガスの注入によって雰囲気圧力が７
６Ｔｏｒｒをこえる状態になっても良い。

【００５３】また、請求項５に記載の発明方法では、前
記取付け孔の内径と電極取り出し金具の外径との差が、
０．５ｍｍよりも小さくなるように設定したので、取付
け孔内のロウ付け部が電極取り出し金具を確実に保持す
ることができ、ロウ付け部内で電極取り出し金具が破壊
することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る製造方法によって
製造されるセラミックスヒータ型グロープラグの縦断面
図である。

【図２】前記製造方法のうちのセラミックスヒータと電
極取り出し金具とのロウ付け工程を示す図であり、図
（ａ）は加熱前、図（ｂ）は加熱後を示す。

【図３】前記ロウ付け工程の加熱条件を示すグラフであ
る。

【図４】第１の確認試験の結果を示す第１の表である。

【図５】第１の確認試験の結果を示す第２の表である。

【図６】第２の確認試験の結果を示す表である。

【図７】従来のセラミックスヒータと電極取り出し金具
とのロウ付け工程を示す図であり、図（ａ）は加熱前、
図（ｂ）は加熱後を示す。

【符号の説明】

６セラミックスヒータ６ｂセラミックスヒータの端面８金属製外筒１２電極取り出し金具１２ａ電極取り出し金具の先端６２セラミックス絶縁体６４発熱体（発熱線）６４ａセラミックスヒータの発熱体の一方の極（正極
側リード）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青田隆埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号株式会社ボッシュオートモーティブシステム東松山工場内 (72)発明者三浦俊嗣埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号株式会社ボッシュオートモーティブシステム東松山工場内 (72)発明者趙艱埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号株式会社ボッシュオートモーティブシステム東松山工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性セラミックスと無機導電体で形成
したセラミックスヒータと、このセラミックスヒータの
端部内でその発熱体の一方の極に電気的に接続された電
極取り出し金具と、前記セラミックスヒータの発熱体側
先端部を外部に突出させるとともに、電極取り出し金具
接続側の端部を内部に収容した金属製外筒とを備えたセ
ラミックスヒータ型グロープラグを製造する製造方法に
おいて、前記セラミックスヒータの金属製外筒内に収容される端
部に電極取り出し金具の取付け孔を形成して、この取付
け孔内に前記発熱体の一方の極を露出させ、次に、この
取付け孔内に電極取り出し金具の先端を挿入した後、７
６Ｔｏｒｒ以下の雰囲気圧力中でロウ付けを行うことに
より、前記一方の極と電極取り出し金具とを電気的に接
続することを特徴とするセラミックスヒータ型グロープ
ラグの製造方法。
【請求項２】請求項１に記載のセラミックスヒータ型
グロープラグの製造方法において、１Ｅ−６Ｔｏｒｒ以上の雰囲気圧力中でロウ付けを行う
ことを特徴とするセラミックスヒータ型グロープラグの
製造方法。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のセラミ
ックスヒータ型グロープラグの製造方法において、前記雰囲気圧力中でロウ付けを行っている途中で、不活
性ガスないし還元性ガスを注入することを特徴とするセ
ラミックスヒータ型グロープラグの製造方法。
【請求項４】請求項３に記載のセラミックスヒータ型
グロープラグの製造方法において、前記不活性ガスないし還元性ガスの注入によって雰囲気
圧力が７６Ｔｏｒｒをこえることを特徴とするセラミッ
クスヒータ型グロープラグの製造方法。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載のセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法にお
いて、前記取付け孔の内径と電極取り出し金具の外径との差
が、０．５ｍｍよりも小さいことを特徴とするセラミッ
クスヒータ型グロープラグの製造方法。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載のセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法にお
いて、前記一方の極と電極取り出し金具とのロウ付けによる電
気的接続と同時に、セラミックスヒータと金属製外筒と
をロウ付けにより接合することを特徴とするセラミック
スヒータ型グロープラグの製造方法。