JP2003021332A - Manufacturing method of ceramic heater, ceramic heater, and glow plug provided therewith - Google Patents

Manufacturing method of ceramic heater, ceramic heater, and glow plug provided therewith

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JP2003021332A
JP2003021332A JP2001205077A JP2001205077A JP2003021332A JP 2003021332 A JP2003021332 A JP 2003021332A JP 2001205077 A JP2001205077 A JP 2001205077A JP 2001205077 A JP2001205077 A JP 2001205077A JP 2003021332 A JP2003021332 A JP 2003021332A
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ceramic
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sintered body
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孝哉 吉川
Masaya Ito
正也 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a ceramic heater, in which heating is uniform, the heater can be minimized, performance of temperature rise is improved, and electric-power saving can be attained, and provide further a ceramic heater and a glow plug provided therewith. SOLUTION: In the manufacturing method of the ceramic heater, the width of a heating unit 22 in the cross section image is obtained, and the position passing the center of the width is calculated to obtain a rotation axis 25 of the ceramic heater 20 before rough polishing. The unpolished ceramic heater 20 is roughly polished in its outer periphery with the rotation axis 25 as the center, and then it is finally polished by the centerless polishing to obtain an aimed ceramic heater 2. In the ceramic heater 2 thus produced and the glow plug I provided therewith, the heating unit 22 is positioned radially in the center of the ceramic sintered body 21, it can accordingly perform a uniform heating. Further, miniaturization of the heater and improvement in performance of temperature rise, etc., can be easily attained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、通電により発熱可
能なセラミックヒータの製造方法、この製造方法により
製造されたセラミックヒータ及びそれを備えるグロープ
ラグに関する。更に詳しくは、発熱が均等であって、セ
ラミックヒータの小型化、昇温性能の向上及び省電力化
が可能なセラミックヒータの製造方法、セラミックヒー
タ及びそれを備えるグロープラグに関する。本発明は、
可燃性流体の着火及び燃焼等を促進するために用いるセ
ラミックヒータ及びそれを備えるグロープラグとして好
適に用いることができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a ceramic heater capable of generating heat when energized, a ceramic heater manufactured by this manufacturing method, and a glow plug including the same. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a ceramic heater, which has uniform heat generation, and is capable of downsizing the ceramic heater, improving temperature rising performance, and saving power consumption, a ceramic heater, and a glow plug including the same. The present invention is
It can be suitably used as a ceramic heater used for promoting ignition and combustion of a combustible fluid and a glow plug including the ceramic heater.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般のセラミックヒータは、セラミック
焼結体に発熱体を埋設した構造を備える。セラミック焼
結体は耐熱性に優れているため、通電により急速に発熱
し、昇温させることが可能である。このセラミックヒー
タを用いた応用製品としては、ディーゼルエンジンの始
動補助等に用いられるグロープラグがある。このグロー
プラグは図1及び図2に示すように発熱体22と、発熱
体22へ給電を行うリード線23、24とがセラミック
焼結体21に埋設されているセラミックヒータ2を、金
具11に設けた構成となっている。またグロープラグの
具体例として、特許第3004134号公報、特開平1
0−110951号公報、特開2000−121055
号公報、特開2000−130754号公報及び特開2
000−193241号公報を挙げることができる。
2. Description of the Related Art A general ceramic heater has a structure in which a heating element is embedded in a ceramic sintered body. Since the ceramic sintered body has excellent heat resistance, it is possible to rapidly generate heat by heating and raise the temperature. An application product using this ceramic heater is a glow plug used for starting assistance of a diesel engine. In this glow plug, as shown in FIGS. 1 and 2, a heating element 22 and lead wires 23, 24 for supplying power to the heating element 22 are embedded in a ceramic sintered body 21 and a ceramic heater 2 is attached to a metal fitting 11. It has been provided. In addition, as specific examples of glow plugs, Japanese Patent No. 3004134 and Japanese Unexamined Patent Publication No. HEI 1
0-110951, JP 2000-121055 A
JP, JP-A 2000-130754, and JP 2
No. 000-193241 can be mentioned.

【0003】このようなセラミックヒータを作製するに
は、射出成型法等を用いて作製した未焼成の発熱体をセ
ラミック粉末中に埋設し、プレス成型法等を用いて棒状
で未焼成のセラミック成形体を形成する。次いで、この
未焼成のセラミック成形体をホットプレス焼成法等の公
知の焼成方法を用いて焼成し、図4に例示するような研
磨前セラミックヒータ20を得る。その後、この研磨前
セラミックヒータ20の外周面にセンタレス研磨等の研
磨加工を施してセラミックヒータ2が得られる。
In order to produce such a ceramic heater, an unfired heating element produced by an injection molding method or the like is embedded in a ceramic powder, and a rod-shaped unfired ceramic molding is made by a press molding method or the like. Form the body. Next, this unfired ceramic compact is fired by a known firing method such as a hot press firing method to obtain a pre-polishing ceramic heater 20 as illustrated in FIG. Thereafter, polishing processing such as centerless polishing is performed on the outer peripheral surface of the pre-polishing ceramic heater 20 to obtain the ceramic heater 2.

【0004】このセラミックヒータ2を組み込んだグロ
ープラグ1は、燃料等の可燃性流体の着火及び燃焼を促
進するために、できるだけセラミックヒータの全周にお
いて均等な発熱が得られるようにすることが望ましい。
また、均等な発熱を行うにはセラミック焼結体の軸の中
心に発熱体を位置させることが好ましい。発熱体からセ
ラミックヒータの表面までの距離が略同じとなり、熱の
伝導が均等になるためである。しかし、セラミック焼結
体21中における発熱体22は、埋設時の位置精度を容
易に高めることができず、埋設時に片寄ることがあるた
め温度ムラが発生して均等な発熱が十分に得られない問
題がある。この問題を解決するために、発熱体となる導
電材の粒子径や粒度組成を規定することで有効発熱部領
域の発熱温度分布を均一化したセラミックヒータが特開
平9−180863号公報に開示されている。また、セ
ラミックヒータを一旦発熱させてセラミックヒータ表面
の温度分布を温度検出手段によって測定した後、得られ
た温度分布に基づいて温度の低い部分のセラミック焼結
体を切削し、薄層化することで均熱化したセラミックヒ
ータが特開平11−162620号公報に開示されてい
る。
The glow plug 1 incorporating the ceramic heater 2 is desired to generate heat evenly over the entire circumference of the ceramic heater in order to accelerate ignition and combustion of a combustible fluid such as fuel. .
Further, in order to generate heat uniformly, it is preferable to position the heating element at the center of the axis of the ceramic sintered body. This is because the distance from the heating element to the surface of the ceramic heater is substantially the same, and the heat conduction becomes uniform. However, the heating element 22 in the ceramic sintered body 21 cannot easily improve the positional accuracy during burying and may be offset during burying, resulting in temperature unevenness and sufficient uniform heat generation. There's a problem. In order to solve this problem, Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-180863 discloses a ceramic heater in which the particle size and particle size composition of a conductive material serving as a heating element are regulated to make the heating temperature distribution in the effective heating portion region uniform. ing. Also, after the ceramic heater is once heated to measure the temperature distribution on the surface of the ceramic heater by the temperature detecting means, the ceramic sintered body in the low temperature portion is cut based on the obtained temperature distribution to form a thin layer. Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 11-162620 discloses a ceramic heater whose temperature is soaked.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、セラミックヒ
ータ中における発熱体の埋設位置精度の問題のために発
熱体が片寄って配設され、セラミックヒータの均熱性が
低下する場合がある。これは、セラミック焼結体を製造
する段階における、発熱体の位置精度及びセンタレス研
磨加工時における加工精度が主な要因である。
However, due to the problem of the accuracy of the embedded position of the heating element in the ceramic heater, the heating element may be arranged offset, and the thermal uniformity of the ceramic heater may deteriorate. This is mainly due to the positional accuracy of the heating element and the processing accuracy during the centerless polishing in the stage of manufacturing the ceramic sintered body.

【0006】埋設時の発熱体の位置精度を高めるには成
型圧力、焼結体の重量及び焼結体の寸法精度等の多数の
パラメータを管理制御する必要がある。これらの管理制
御を行うとセラミックヒータの製造工数が増えてしま
い、製造コストの低減の妨げになる。また、センタレス
研磨加工は、焼結体の外周に沿った研磨を行うために、
研磨前の焼結体内の発熱体の位置精度が低くて片寄りが
あった場合であっても、これを矯正することができず、
加工後も発熱体の位置が片寄ったものとなる。このた
め、セラミックヒータの均熱性が低下する。
In order to improve the positional accuracy of the heating element when buried, it is necessary to manage and control a number of parameters such as molding pressure, weight of the sintered body and dimensional accuracy of the sintered body. If these management controls are performed, the number of manufacturing steps of the ceramic heater increases, which hinders the reduction of manufacturing cost. Further, the centerless polishing process is performed in order to perform polishing along the outer periphery of the sintered body,
Even if the positional accuracy of the heating element in the sintered body before polishing was low and there was a deviation, it could not be corrected,
The position of the heating element will be offset even after processing. Therefore, the soaking property of the ceramic heater is deteriorated.

【0007】更に、作製するセラミック焼結体の径をよ
り大きくすることで、発熱体が片寄って埋設された場合
であっても、セラミック焼結体表面及び発熱体の間の厚
みを一定以上確保する必要があった。従って、余分に確
保した厚みの分だけセラミックヒータの小型化が困難に
なるとともに、セラミック焼結体の熱容量も大きくな
り、省電力化、昇温性能の向上が難しくなる問題が生じ
る。
Further, by making the diameter of the ceramic sintered body to be larger, even if the heating element is embedded in a biased manner, a certain thickness can be secured between the surface of the ceramic sintered body and the heating element. Had to do. Therefore, it is difficult to reduce the size of the ceramic heater by the amount of the extra thickness secured, and the heat capacity of the ceramic sintered body is increased, which causes a problem that it is difficult to save power and improve the temperature raising performance.

【0008】本発明は、このような問題点を解決するも
のであり、発熱が均等であって、小型化、昇温性能の向
上及び省電力化が容易であるセラミックヒータの製造方
法、この製造方法により製造されたセラミックヒータ、
及びそれを備えるグロープラグを提供することを目的と
する。
The present invention solves the above problems, and a method of manufacturing a ceramic heater which has uniform heat generation and is easy to downsize, improve temperature rising performance, and save power, and this manufacturing method. Ceramic heater manufactured by the method,
And a glow plug including the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のセラミックヒー
タの製造方法は、発熱体を埋設したセラミック焼結体を
得る焼成工程と、画像処理手段によって該セラミック焼
結体中に埋設された該発熱体の中心部を通る回転軸を求
める検出工程と、該回転軸が中心になるよう該セラミッ
ク焼結体の外周を研磨する研磨工程とを備えることを特
徴とする。また、上記検出工程は、上記画像処理手段に
よって得られる上記発熱体の輪郭位置に基づいて上記回
転軸を求める工程とすることができる。
A method of manufacturing a ceramic heater according to the present invention comprises a firing step for obtaining a ceramic sintered body having a heating element embedded therein, and the heat generation embedded in the ceramic sintered body by an image processing means. The method is characterized by including a detection step of obtaining a rotation axis passing through the center of the body, and a polishing step of polishing the outer periphery of the ceramic sintered body so that the rotation axis becomes the center. Further, the detecting step may be a step of obtaining the rotation axis based on the contour position of the heating element obtained by the image processing means.

【0010】上記「画像処理手段」は、上記焼成工程に
て作製されたセラミック焼結体中に埋設された発熱体の
位置を検出し、その発熱体の中心部を求める手段であ
る。中心部がセラミック焼結体の軸心に位置するように
研磨を行うことで、均等に発熱するセラミックヒータを
得ることができる。また、セラミック焼結体中に埋設さ
れた発熱体の位置を検出するには、X線検査装置及び超
音波探傷装置等の公知の非破壊検査装置を用いることが
できる。このうち生産性を考慮すれば、X線検査装置を
用いるのが好ましい。
The "image processing means" is a means for detecting the position of the heating element embedded in the ceramic sintered body produced in the firing step and determining the center of the heating element. By polishing so that the central portion is located at the axial center of the ceramic sintered body, it is possible to obtain a ceramic heater that evenly generates heat. Further, in order to detect the position of the heating element embedded in the ceramic sintered body, a known nondestructive inspection device such as an X-ray inspection device and an ultrasonic flaw detector can be used. Of these, it is preferable to use the X-ray inspection apparatus in consideration of productivity.

【0011】更に、画像処理手段に用いるX線検査装置
としては、発熱体を埋設したセラミック焼結体を挟んで
対向配置されたX線発生装置及びX線検出装置と、発熱
体を埋設したセラミック焼結体を回転制御する回転制御
手段と、発熱体を埋設したセラミック焼結体を透過した
X線像の処理をして断面像を撮影したり、撮影した断面
像の表示が可能なX線マイクロフォーカス装置やX線C
T装置を例示することができる。また、具体的なシステ
ムとしては、図8に例示するようなX線検出システム3
を挙げることができる。このX線検出システム3は、セ
ラミック焼結体21に埋設される発熱体22の中心部が
回転軸上となるよう研磨し、略円柱形状のセラミックヒ
ータ2を作製するためのX線検出システム3であって、
X線検知部31、回転制御部32及びX線透過像処理部
33を備え、該X線検知部は、該セラミック焼結体にX
線照射を行うX線照射部311と、該セラミック焼結体
を透過したX線透過像を検知するX線透過像検知部31
2とを具備し、該回転制御部32は、該セラミック焼結
体を保持しながら回転させ、該X線透過像処理部33
は、該X線透過像検知部から得られたX線透過像を画像
処理して該発熱体の輪郭を求める輪郭検出部332と、
該輪郭検出部により得られた該輪郭に対応して上記回転
の動作を該回転制御部に指示する回転指示部335と、
該輪郭検出部により検出された輪郭の中心部を通過する
直線を回転軸として出力する回転軸出力部333とを具
備することを備えたシステムである。
Further, as an X-ray inspection apparatus used in the image processing means, an X-ray generator and an X-ray detection apparatus which are arranged opposite to each other with a ceramic sintered body having a heating element embedded therein, and a ceramic having a heating element embedded therein. Rotation control means for controlling rotation of the sintered body and X-ray capable of photographing a cross-sectional image by processing the X-ray image transmitted through the ceramic sintered body in which the heating element is embedded and displaying the photographed cross-sectional image. Micro focus device and X-ray C
A T device can be exemplified. Further, as a concrete system, an X-ray detection system 3 as illustrated in FIG.
Can be mentioned. In this X-ray detection system 3, an X-ray detection system 3 for producing a substantially cylindrical ceramic heater 2 by polishing the heating element 22 embedded in the ceramic sintered body 21 so that the central portion thereof is on the rotation axis. And
An X-ray detection unit 31, a rotation control unit 32, and an X-ray transmission image processing unit 33 are provided, and the X-ray detection unit applies X to the ceramic sintered body.
X-ray irradiation unit 311 that performs X-ray irradiation and X-ray transmission image detection unit 31 that detects an X-ray transmission image transmitted through the ceramic sintered body.
2, the rotation control section 32 rotates the ceramic sintered body while holding it, and the X-ray transmission image processing section 33 is rotated.
A contour detecting section 332 for image-processing the X-ray transmission image obtained from the X-ray transmission image detecting section to obtain a contour of the heating element;
A rotation instructing section 335 for instructing the rotation control section to perform the rotation operation corresponding to the contour obtained by the contour detecting section;
A rotation axis output unit 333 that outputs a straight line passing through the center of the contour detected by the contour detection unit as a rotation axis.

【0012】本画像処理手段は、X線検出システム3に
例示するものを用いて取得した発熱体の輪郭位置に基づ
いて研磨時の回転軸を決定する方法を用いる。ここで、
焼成工程により得られた研磨前セラミックヒータ20の
断面図を図4に示す。研磨前セラミックヒータ20は図
4に示すように、セラミック焼結体21に発熱体22と
発熱体への通電のための線状のリード線23、24が埋
設されていることがわかる。従来の製造方法では、図1
5に示すように発熱体22の中心部を通る回転軸25が
セラミック焼結体21の中心からずれるために、発熱の
むらが生じる問題が起きることがあった。
The image processing means uses a method of determining the rotation axis at the time of polishing based on the contour position of the heating element acquired by using the X-ray detection system 3 as an example. here,
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the pre-polishing ceramic heater 20 obtained by the firing process. As shown in FIG. 4, the pre-polishing ceramic heater 20 has a ceramic sintered body 21 in which a heating element 22 and linear lead wires 23 and 24 for energizing the heating element are embedded. In the conventional manufacturing method, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the rotating shaft 25 passing through the central portion of the heating element 22 is deviated from the center of the ceramic sintered body 21, which may cause uneven heating.

【0013】上記問題を解決するため、セラミック焼結
体を回転させてX線による撮影をした、任意の断面像に
おける発熱体22の幅を求める。撮影する断面像の向き
の制限は無いが、図4及び図6に示すように、発熱体2
2の最大幅(図5の100、101)と最小幅(図7の
102、103)がそれぞれ得られる断面を用いるとよ
い。この幅は、ひとつの断面像について少なくとも2箇
所求めることによって精度を向上させることができる。
In order to solve the above problem, the width of the heating element 22 in an arbitrary cross-sectional image obtained by rotating the ceramic sintered body and photographing by X-ray is obtained. Although there is no limitation on the orientation of the cross-sectional image to be photographed, as shown in FIGS.
It is advisable to use a cross section in which the maximum width (100 and 101 in FIG. 5) and the minimum width (102 and 103 in FIG. 7) of 2 are obtained. The width can be improved in accuracy by obtaining at least two positions for one cross-sectional image.

【0014】この発熱体22の輪郭を示す断面像につい
て、幅を求めた点から発熱体の中心部を通る回転軸を求
める。発熱体22の最大幅と最小幅を用いる場合は、図
5及び図7に示すように、発熱体22の最大幅(図5の
100、101)と最小幅(図7の102、103)に
おける各2点、合計4点のデータから発熱体22の中心
部を通る回転軸を求めることができる。この回転軸に従
ってセラミック焼結体40の外周面を研磨すれば、発熱
体の位置精度を飛躍的に向上させることができる。
With respect to the sectional image showing the contour of the heating element 22, the rotation axis passing through the center of the heating element is determined from the point where the width is determined. When the maximum width and the minimum width of the heating element 22 are used, as shown in FIGS. 5 and 7, the maximum width (100, 101 in FIG. 5) and the minimum width (102, 103 in FIG. 7) of the heating element 22 are set. The rotation axis passing through the central portion of the heating element 22 can be obtained from the data of each two points, that is, four points in total. By polishing the outer peripheral surface of the ceramic sintered body 40 according to this rotation axis, the positional accuracy of the heating element can be dramatically improved.

【0015】上記「研磨工程」は任意の回転軸によって
セラミック焼結体を略円柱形状に加工することができる
方法であればよく、円筒研削盤でトラバース研削を用い
て研磨する方法等を例示することができる。また、上記
研磨工程は、粗研磨及びセンタレス研磨をこの順に行う
工程であり、該粗研磨は上記発熱体の中心部が上記回転
軸となるよう、上記セラミック焼結体の外周を研磨する
ことができる。つまりトラバース研削等による研磨は研
磨時間が掛かるため、セラミック焼結体の形状がおおよ
そ円柱状になるまでトラバース研削等による粗研磨を行
い、その後はセンタレス研磨等によって本研磨を行うこ
とで、発熱体の位置精度を高く保ったまま、短時間で大
量の研磨が可能となる。センタレス研磨は外周面を均等
厚さで研磨するため、研磨前の断面形状が略真円であれ
ば研磨後も真円であり、且つ中心のずれがほとんど生じ
ないためである。
The above-mentioned "polishing step" may be any method as long as the ceramic sintered body can be processed into a substantially cylindrical shape by an arbitrary rotation axis, and a method of polishing by traverse grinding with a cylindrical grinder is exemplified. be able to. Further, the polishing step is a step of performing rough polishing and centerless polishing in this order, and in the rough polishing, the outer periphery of the ceramic sintered body is polished so that the central portion of the heating element is the rotation axis. it can. In other words, polishing by traverse grinding takes a lot of polishing time, so rough polishing by traverse grinding etc. is performed until the shape of the ceramic sintered body becomes roughly cylindrical, and then main polishing by centerless polishing etc. It is possible to polish a large amount in a short time while maintaining high positional accuracy. This is because, in centerless polishing, the outer peripheral surface is polished to a uniform thickness, so if the cross-sectional shape before polishing is a substantially perfect circle, it will be a perfect circle even after polishing, and there will be almost no center deviation.

【0016】センタレス研磨加工の研磨代は通常200
〜300μm(好ましくは50〜190μm、より好ま
しくは80〜180μm、更に好ましくは100〜16
0μm)の範囲に設定されることが多い。また、本発明
においては、画像処理手段によって検出された発熱体の
中心部を通る回転軸に沿ってセンタレス研磨加工を行う
ため、200μm以下の研磨代を設定することが可能で
ある。研磨代の設定を少なくすることで、研磨工程に要
する時間を短縮することができる。尚、図3に示す研磨
工程後のセラミックヒータのように、予め、セラミック
ヒータの先端部を研磨により丸めておけば、欠損を効果
的に防止することができる。
The polishing allowance for centerless polishing is usually 200.
To 300 μm (preferably 50 to 190 μm, more preferably 80 to 180 μm, still more preferably 100 to 16)
It is often set in the range of 0 μm). Further, in the present invention, since the centerless polishing process is performed along the rotation axis passing through the center of the heating element detected by the image processing means, it is possible to set the polishing allowance of 200 μm or less. By reducing the setting of the polishing allowance, the time required for the polishing process can be shortened. If the tip of the ceramic heater is previously rounded by polishing, as in the ceramic heater after the polishing step shown in FIG. 3, chipping can be effectively prevented.

【0017】上記「焼成工程」としては、射出成型法、
プレス成型法等の公知の一体成型法を用いて発熱体を埋
設したセラミック焼結体を形成し、次いで、セラミック
焼結体をホットプレス焼成法等の公知の焼成方法を用い
て焼成し、セラミック焼結体を得る公知の工程を用いる
ことができる。また、発熱体の埋設位置精度は、焼成し
て得られる研磨前のセラミックヒータにおいてセラミッ
ク焼結体表面から発熱体までの厚みが最低限必要な分で
あればよく、従来よりも精度を必要としない。本製造方
法を用いることで、発熱体がセラミック焼結体の径方向
の中心軸上に位置するように作製することができるため
である。
The above-mentioned "firing process" includes injection molding,
A ceramic sintered body in which a heating element is embedded is formed using a known integral molding method such as a press molding method, and then the ceramic sintered body is fired using a known firing method such as a hot press firing method to obtain a ceramic. A known process for obtaining a sintered body can be used. Further, the accuracy of the embedded position of the heating element is required as long as the thickness from the surface of the ceramic sintered body to the heating element in the unheated ceramic heater obtained by firing is the minimum required. do not do. This is because by using this manufacturing method, the heating element can be manufactured so as to be located on the central axis in the radial direction of the ceramic sintered body.

【0018】本発明のセラミックヒータは、上記セラミ
ックヒータの製造方法により製造されたことを特徴とす
る。更に、本発明のグロープラグは、上記セラミックヒ
ータを備えることを特徴とする。セラミックヒータを構
成する上記「発熱体」は、W、Ta、Nb、Ti、M
o、Zr、Hf、V及びCrから選ばれる1種以上の金
属元素の珪化物、炭化物又は窒化物等のうちの少なくと
も1種から焼成され、形成することができる。また、上
記「セラミック焼結体」は、通常、窒化珪素を主成分と
する窒化珪素質焼結体であるが、これに少量の窒化アル
ミニウム、アルミナ等が含有されるものであってもよ
い。また、サイアロンであってもよい。更に、発熱体及
びセラミック焼結体は、その熱膨張係数が互いに大きな
差がないものが好ましい。熱膨張係数の差が小さけれ
ば、ヒータ使用時に発熱体とセラミック焼結体との界面
近傍における亀裂の発生が抑えられるからである。
The ceramic heater of the present invention is characterized by being manufactured by the above-described method for manufacturing a ceramic heater. Further, the glow plug of the present invention is characterized by including the ceramic heater. The above-mentioned "heating element" that constitutes the ceramic heater is W, Ta, Nb, Ti, M.
It can be formed by firing from at least one kind of silicide, carbide, nitride or the like of one or more metal elements selected from o, Zr, Hf, V and Cr. The "ceramic sintered body" is usually a silicon nitride sintered body containing silicon nitride as a main component, but it may contain a small amount of aluminum nitride, alumina, or the like. It may also be Sialon. Further, it is preferable that the heating element and the ceramic sintered body do not have a large difference in their thermal expansion coefficients. This is because if the difference in the coefficient of thermal expansion is small, the occurrence of cracks near the interface between the heating element and the ceramic sintered body can be suppressed when the heater is used.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図1〜15を用いて本発明
のセラミックヒータの製造方法、この製造方法により製
造されたセラミックヒータ、及びそれを備えるグロープ
ラグを実施例により更に詳しく説明する。 1.セラミックヒータの製造方法 (1)焼成工程 始めに窒化珪素粉末に、タングステンカーバイド及び焼
結助剤を配合したものを、スプレードライヤー法により
造粒して造粒粉末を作製する。次いでこの造粒粉末をプ
レス成形してU字状の未焼成発熱体を作製する。また別
途、窒化珪素粉末に、焼結助剤を配合したものをスプレ
ードライヤー法により造粒して造粒粉末を作製する。こ
の造粒粉末中に上記未焼成発熱体及び電極端子を埋設し
た後、プレス成形により一体化した未焼成セラミックヒ
ータを得る。更に、未焼成セラミックヒータを600℃
の窒素雰囲気で2時間仮焼を行うことでバインダーを除
去し、セラミック仮焼体を得る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method for manufacturing a ceramic heater according to the present invention, a ceramic heater manufactured by this manufacturing method, and a glow plug including the same will be described in more detail with reference to Examples with reference to FIGS. 1. Method of Manufacturing Ceramic Heater (1) Firing Step First, silicon nitride powder mixed with tungsten carbide and a sintering aid is granulated by a spray dryer method to produce granulated powder. Next, this granulated powder is press-molded to produce a U-shaped unfired heating element. Separately, silicon nitride powder mixed with a sintering aid is granulated by a spray dryer method to produce granulated powder. After embedding the unsintered heating element and the electrode terminals in the granulated powder, the unsintered ceramic heater is integrated by press molding. Furthermore, the unfired ceramic heater is set to 600 ° C.
By calcination for 2 hours in the nitrogen atmosphere, the binder is removed and a ceramic calcined body is obtained.

【0020】一方、ホットプレスに用いる黒鉛製成形型
の表面に離型剤を塗布する。この離型剤は、主成分であ
る窒化ホウ素粉末と、上記造粒粉末で用いた窒化珪素粉
末及び焼結助剤と、バインダとをエタノールに混合した
ペースト状物である。上記成形型を用いてセラミック仮
焼体を窒素雰囲気下でのホットプレスにより焼結して、
図4及び図6に示すような、発熱体を埋設した略直方形
状の研磨前セラミックヒータ20を得る。
On the other hand, a release agent is applied to the surface of the graphite mold used for hot pressing. This release agent is a paste-like material in which the main component, boron nitride powder, the silicon nitride powder and the sintering aid used in the above granulated powder, and a binder are mixed with ethanol. Using the above mold, the ceramic calcined body is sintered by hot pressing under a nitrogen atmosphere,
As shown in FIGS. 4 and 6, a substantially rectangular unpolished ceramic heater 20 having a heating element embedded therein is obtained.

【0021】(2)検出工程 「(1)焼成工程」にて得られた研磨前セラミックヒー
タ20内の発熱体22の輪郭像を、図8に示すX線検出
システム3によって求め、研磨時の回転軸を検出する。
このX線検出システム3は、X線検知部31、回転制御
部32及びX線透過像処理部33を備える。X線検知部
31は、X線照射部311及びX線透過像検知部312
を具備するX線マイクロフォーカス装置である。また、
X線照射部311は、研磨前セラミックヒータ20のX
線透過像を検知するためのX線源である。更に、X線透
過像検知部312はX線照射部311から発せられ、研
磨前セラミックヒータ20を透過したX線透過像の検知
を行い、得られた信号を331に送信する。また、回転
制御部32は、X線検知部31にてX線透過像の検知を
行う研磨前セラミックヒータ20を保持しながら任意の
角度だけ回転させる装置である。
(2) Detection step The contour image of the heating element 22 in the pre-polishing ceramic heater 20 obtained in "(1) Firing step" is determined by the X-ray detection system 3 shown in FIG. Detect the axis of rotation.
The X-ray detection system 3 includes an X-ray detection unit 31, a rotation control unit 32, and an X-ray transmission image processing unit 33. The X-ray detection unit 31 includes an X-ray irradiation unit 311 and an X-ray transmission image detection unit 312.
An X-ray microfocus device including Also,
The X-ray irradiation unit 311 is the X-axis of the ceramic heater 20 before polishing.
An X-ray source for detecting a transmission image. Further, the X-ray transmission image detection unit 312 detects the X-ray transmission image emitted from the X-ray irradiation unit 311 and transmitted through the pre-polishing ceramic heater 20, and transmits the obtained signal to 331. The rotation control unit 32 is a device that rotates the ceramic heater 20 before polishing for detecting an X-ray transmission image by the X-ray detection unit 31 while rotating the ceramic heater 20 by an arbitrary angle.

【0022】X線透過像処理部33は、画像信号取込部
331、輪郭検出部332、画像出力部333、画像表
示部334及び回転指示部335を備える。画像信号取
込部331は、X線透過像検知部312から送信される
X線透過像信号を取り込む。また、輪郭検出部332
は、画像信号取込部331によって得られたX線透過像
信号を画像処理して発熱体の輪郭を求める装置である。
更に、画像出力部333は回転軸出力部であり、検出さ
れた輪郭からその幅を求めて対応する回転軸を求め、そ
の表示をX線透過像に重ねて、回転軸の位置や画像デー
タを画像表示部334に出力する装置である。回転指示
部335は、輪郭検出部332によって検出された輪郭
に対応して回転動作の制御を行うため回転制御部32に
指示する装置である。
The X-ray transmission image processing section 33 includes an image signal capturing section 331, a contour detecting section 332, an image output section 333, an image display section 334 and a rotation instructing section 335. The image signal acquisition unit 331 acquires the X-ray transmission image signal transmitted from the X-ray transmission image detection unit 312. In addition, the contour detection unit 332
Is an apparatus for performing image processing on the X-ray transmission image signal obtained by the image signal capturing unit 331 to obtain the contour of the heating element.
Further, the image output unit 333 is a rotation axis output unit, obtains the width from the detected contour and obtains the corresponding rotation axis, superimposes the display on the X-ray transmission image, and displays the position of the rotation axis and the image data. This is a device for outputting to the image display unit 334. The rotation instructing unit 335 is a device that instructs the rotation control unit 32 to control the rotation operation corresponding to the contour detected by the contour detecting unit 332.

【0023】上記X線検出システム3を用いて研磨時の
回転軸を決定する手順を順に説明する。研磨前セラミッ
クヒータ20のX線透過像から得ることができるセラミ
ック焼結体21及び発熱体22(図4参照)の輪郭像は
一種類に限られず、研磨前セラミックヒータ20の長尺
方向を軸として回転させることで、例えば図4及び図6
に示すように、撮影した方向によって異なる輪郭像を得
ることができる。また、発熱体22の形状はU字形状で
あるため、図5に示すように輪郭像がU字形状にみえる
平面像の場合は、その幅261、262が最大となり、
図7に示すように輪郭像が棒形状にみえる側面像の場合
は、その幅263、264が最小となる。
The procedure for determining the rotation axis during polishing using the X-ray detection system 3 will be described in order. The contour images of the ceramic sintered body 21 and the heating element 22 (see FIG. 4) that can be obtained from the X-ray transmission image of the pre-polishing ceramic heater 20 are not limited to one kind, and the longitudinal direction of the pre-polishing ceramic heater 20 is the axis. As shown in FIG. 4 and FIG.
As shown in, it is possible to obtain different contour images depending on the shooting direction. Further, since the heating element 22 has a U-shape, the widths 261 and 262 are maximum when the contour image is a plane image having a U-shape as shown in FIG.
As shown in FIG. 7, when the contour image is a side image that looks like a rod, the widths 263 and 264 are the smallest.

【0024】つまり、研磨前セラミックヒータ20を回
転制御部32によって回転させて、発熱体22の輪郭の
幅が最小及び最大となる2種類のX線透過像を得ること
で、研磨時の回転軸の位置決定に必要な発熱体22の位
置を特定することができる。また、この2種類のX線透
過像における発熱体22の輪郭像を横断する、2本の横
断線(図6においては261、262、図7においては
263、264)の中間点を通過する直線25は、発熱
体である発熱体22の中心部を通過する線であり、これ
を研磨時の回転軸として出力することで、研磨時の回転
軸を決定することができる。
That is, the pre-polishing ceramic heater 20 is rotated by the rotation control unit 32 to obtain two types of X-ray transmission images in which the contour width of the heating element 22 is minimum and maximum. It is possible to specify the position of the heating element 22 necessary for determining the position of the. Further, a straight line that passes through the midpoints of two transverse lines (261 and 262 in FIG. 6 and 263 and 264 in FIG. 7) that intersect the contour images of the heating element 22 in these two types of X-ray transmission images. Reference numeral 25 is a line passing through the central portion of the heating element 22 which is a heating element, and by outputting this as the rotation axis during polishing, the rotation axis during polishing can be determined.

【0025】以下、研磨時の回転軸を決定する具体的な
手順を説明する。初めに、回転軸を求める研磨前セラミ
ックヒータ20をその長尺方向が回転軸となるように回
転制御部32へ取付ける。また、研磨前セラミックヒー
タ20のX線透過像をX線検知部31を用いて取得し、
画像信号取込部331を介して輪郭検出部332へ送信
し、輪郭検出部332によってセラミック焼結体21及
び発熱体22(図4参照)の輪郭像を求める。更に、発
熱体22の横断線(図5における261、262、図7
における263、264)を求め、この線長が最小又は
最大となる輪郭像が得られるまで、回転指示部335を
介して回転制御部32へ指示を送信し、研磨前セラミッ
クヒータ20を回転させる。
A specific procedure for determining the rotation axis during polishing will be described below. First, the pre-polishing ceramic heater 20 for determining the rotation axis is attached to the rotation control unit 32 so that the longitudinal direction thereof is the rotation axis. Further, an X-ray transmission image of the pre-polishing ceramic heater 20 is acquired using the X-ray detection unit 31,
It is transmitted to the contour detection unit 332 via the image signal capturing unit 331, and the contour detection unit 332 obtains contour images of the ceramic sintered body 21 and the heating element 22 (see FIG. 4). Further, the transverse line of the heating element 22 (261, 262 in FIG. 5, FIG.
263, 264 in the above), and sends an instruction to the rotation control unit 32 via the rotation instruction unit 335 to rotate the pre-polishing ceramic heater 20 until the contour image having the minimum or maximum line length is obtained.

【0026】次いで、画像出力部333は得られた最大
横断線261、262と最小横断線263、264のそ
れぞれの中間点を通過する直線25を回転軸として求
め、その表示をX線透過像に重ねて画像表示部334に
出力する。また、研磨前セラミックヒータ20に得られ
た回転軸の位置は、研磨時に利用できるように記憶され
る。この例として、回転軸の位置をレーザ光によって研
磨前セラミックヒータ20の回転軸が露出する面に刻印
したり、回転軸の位置を再現可能な座標情報として研磨
時の固定装置に送信することを挙げることができる。
Next, the image output unit 333 obtains a straight line 25 passing through the respective midpoints of the obtained maximum transverse lines 261 and 262 and the minimum transverse lines 263 and 264 as a rotation axis, and displays the display on an X-ray transmission image. The image is superimposed and output to the image display unit 334. The position of the rotary shaft obtained on the pre-polishing ceramic heater 20 is stored so that it can be used during polishing. As an example of this, it is possible to engrave the position of the rotating shaft by laser light on the surface where the rotating shaft of the pre-polishing ceramic heater 20 is exposed, or to transmit the position of the rotating shaft as reproducible coordinate information to a fixing device during polishing. Can be mentioned.

【0027】(3)研磨工程 「(2)検出工程」にて求めた回転軸を回転の中心とな
るよう、セラミック焼結体21を円筒研削盤に固定し、
セラミック焼結体21の外周をトラバース研削によって
粗研磨を行う。次いで、センタレス研磨加工による本研
磨を行って目的とするセラミックヒータ2を得る。この
作製されたセラミックヒータ2は、図3に示すようにセ
ラミック焼結体21中の先端側の径方向の中心軸上に発
熱体22が位置し、この発熱体22に電流を流すための
リード線23、24が接続されてセラミック焼結体21
の外周に導かれている。
(3) Polishing step The ceramic sintered body 21 is fixed to a cylindrical grinder so that the rotation axis obtained in "(2) Detection step" is the center of rotation,
The outer periphery of the ceramic sintered body 21 is roughly polished by traverse grinding. Then, main polishing by centerless polishing is performed to obtain the target ceramic heater 2. In the produced ceramic heater 2, as shown in FIG. 3, the heating element 22 is located on the radial central axis on the tip side in the ceramic sintered body 21, and a lead for passing an electric current through the heating element 22. The wires 23 and 24 are connected to each other to form the ceramic sintered body 21.
Is led to the outer circumference of.

【0028】(4)グロープラグの作製 上記(1)〜(3)の各工程を経ることによって作製さ
れたセラミックヒータ2を金具11内に挿入固定し、図
1に示すようなグロープラグ1を作製する。このグロー
プラグ1は、発熱する部位である先端側に発熱体22が
配置される形でセラミックヒータ2を備える。セラミッ
クヒータ2は、金属製の外筒12に貫装、保持される。
一方、この外筒12は金具11の先端側にロウ付けによ
り固定される。尚、金具11の外周には、グロープラグ
1をエンジンに取り付けるための取り付けねじ部13が
螺刻され、さらに取り付ける際にインパクトレンチをあ
てがうための六角状の工具係合部14が形成されてい
る。
(4) Production of Glow Plug The ceramic heater 2 produced by the above steps (1) to (3) is inserted and fixed in the metal fitting 11, and the glow plug 1 as shown in FIG. 1 is obtained. Create. The glow plug 1 includes a ceramic heater 2 in which a heating element 22 is arranged on the tip side, which is a portion that generates heat. The ceramic heater 2 is penetrated and held by an outer cylinder 12 made of metal.
On the other hand, the outer cylinder 12 is fixed to the tip of the metal fitting 11 by brazing. A mounting screw portion 13 for mounting the glow plug 1 on the engine is threaded on the outer periphery of the metal fitting 11, and a hexagonal tool engaging portion 14 for applying an impact wrench when mounting is further formed. .

【0029】2.芯振れの検討 本製造方法によって作製された直径3.34mmの実施
例と、粗研磨を行わずにセンタレス研磨を行った直径
3.5mmの比較例のセラミックヒータを用意し、その
発熱体22が埋設されている部位を切断して、セラミッ
クヒータの中心軸に対する発熱体の中心部を通る回転軸
のずれ(以下、「芯振れ」という。図15を参照。)を
計測し、プロットした結果を図9〜12に示す。図9及
び図10は実施例のセラミックヒータの芯振れのプロッ
トであり、図9は先端側(図5では262)、図10は
端子側(図5では261)である。また、セラミックヒ
ータの先端からそれぞれ5mm、10mmの位置であ
る。一方、図11及び図12は比較例のセラミックヒー
タの芯振れのプロットであり、図11は先端側、図12
は端子側である。尚、発熱体及びセラミック焼結体表面
の間の最小厚さは、実施例及び比較例のいずれも0.1
6mm以上である。
2. Examination of core runout Ceramic heaters of an example with a diameter of 3.34 mm produced by the present manufacturing method and a comparative example with a diameter of 3.5 mm that was subjected to centerless polishing without performing rough polishing were prepared. The embedded portion is cut, the displacement of the rotation axis passing through the central portion of the heating element with respect to the central axis of the ceramic heater (hereinafter referred to as "core deflection", see FIG. 15) is measured, and the plotted results are shown. Shown in FIGS. 9 and 10 are plots of core runout of the ceramic heater of the example, FIG. 9 is the tip side (262 in FIG. 5), and FIG. 10 is the terminal side (261 in FIG. 5). The positions are 5 mm and 10 mm from the tip of the ceramic heater, respectively. On the other hand, FIGS. 11 and 12 are plots of core runout of the ceramic heater of the comparative example. FIG.
Is the terminal side. The minimum thickness between the heating element and the surface of the ceramic sintered body is 0.1 in both the examples and the comparative examples.
It is 6 mm or more.

【0030】図9及び図10に示すように、本実施例の
セラミックヒータでは、発熱体のヒータ先端側及び端子
側のいずれも芯振れが約0.04mm以内と、約±1%
の誤差内に収まっていることがわかる。一方、図11及
び図12に示すように、比較例のセラミックヒータで
は、約0.1mm以内と、約±3%の誤差が生じてお
り、実施例より発熱体の片寄りが大きいことがわかる。
このように、芯振れが少なく発熱体が中心に位置するセ
ラミックヒータは、セラミック焼結体の外周から発熱体
までの距離が一様であり、均等な発熱を行うことができ
る。
As shown in FIG. 9 and FIG. 10, in the ceramic heater of this embodiment, the runout on both the heater tip side and the terminal side of the heating element is within about 0.04 mm, which is about ± 1%.
It can be seen that it is within the error of. On the other hand, as shown in FIGS. 11 and 12, in the ceramic heater of the comparative example, an error of about ± 3% occurs within about 0.1 mm, and it can be seen that the deviation of the heating element is larger than that of the example. .
As described above, in the ceramic heater in which the center runout is small and the heating element is located at the center, the distance from the outer circumference of the ceramic sintered body to the heating element is uniform, and uniform heating can be performed.

【0031】3.発熱特性の検討 印加電圧が10V、11Vの条件で、上記「2.芯振れ
の検討」と同じ実施例及び比較例のセラミックヒータの
発熱特性を求め、図13及び図14に示す。図13に示
すように印加電圧が10Vの場合、比較例のセラミック
ヒータの発熱温度が1120〜1160℃であるのに対
し、芯振れが少なく外形を細くすることができたため、
表面積が少なくなり熱逃げによるロスが少なくなった本
実施例のセラミックヒータでは1170〜1210℃と
高温を得ることができた。また、比較例の平均電力が8
1.5Wであるのに対し、実施例の平均電力が80.0
Wと低消費電力であった。更に、図14に示すように印
加電圧が11Vの場合、比較例が1230〜1280
℃、93.2Wであるのに対し、本実施例は1290〜
1330℃と高温・低消費電力のセラミックヒータを得
ることができた。
3. Examination of heat generation characteristics Under the conditions of applied voltages of 10 V and 11 V, the heat generation characteristics of the ceramic heaters of the same examples and comparative examples as in “2. Examination of core runout” were obtained, and shown in FIGS. 13 and 14. As shown in FIG. 13, when the applied voltage is 10 V, the heating temperature of the ceramic heater of the comparative example is 1120 to 1160 ° C., but the runout is small and the outer shape can be made thin.
In the ceramic heater of this example, which has a small surface area and a small loss due to heat escape, a high temperature of 1170 to 1210 ° C. could be obtained. The average power of the comparative example is 8
The average power of the embodiment is 80.0, while it is 1.5 W.
It was W and low power consumption. Further, as shown in FIG. 14, when the applied voltage is 11 V, the comparative example is 1230 to 1280.
C., 93.2 W, while this example is 1290-
A ceramic heater having a high temperature of 1330 ° C. and low power consumption could be obtained.

【0032】4.本セラミックヒータの製造方法、セラ
ミックヒータ及びグロープラグの効果 本セラミックヒータの製造方法は、画像処理手段によっ
てセラミック焼結体中に埋設された発熱体の中心部を通
る回転軸を求めることができるため、その回転軸を径方
向の中心軸上としてセラミック焼結体の外周を研磨する
ことで、従来のようなセラミック焼結体の作製時の厳重
な精度の管理をしなくても、セラミック焼結体中に埋設
された発熱体の中心位置の精度を高めることができる。
また、セラミックヒータの製造方法によって作製される
セラミックヒータは、発熱体が片寄って埋設された場合
を考慮して、セラミック焼結体表面と発熱体との厚みを
余分に確保する必要がなく、同じ発熱体を用いてより直
径を小さくすることができ、小型化が従来より容易にな
る。その結果、発熱体から発せられる熱がより短い時間
でセラミック焼結体の外周に伝導し、セラミックヒータ
の昇温性能が向上する。また、発熱の伝達時間の短縮、
発熱むらの減少及び熱容量の減少によって、必要な発熱
に要する電力を低減することができる。
4. Effect of Ceramic Heater Manufacturing Method, Ceramic Heater, and Glow Plug In this ceramic heater manufacturing method, the rotation axis passing through the center of the heating element embedded in the ceramic sintered body can be obtained by the image processing means. By polishing the outer periphery of the ceramic sintered body with its rotation axis on the central axis in the radial direction, the ceramic sintered body can be sintered without strict precision control when manufacturing the ceramic sintered body. The accuracy of the center position of the heating element embedded in the body can be improved.
In addition, the ceramic heater manufactured by the method for manufacturing a ceramic heater does not need to secure an extra thickness between the surface of the ceramic sintered body and the heating element in consideration of the case where the heating element is embedded while being offset. The diameter can be made smaller by using the heating element, and the miniaturization becomes easier than before. As a result, the heat generated from the heating element is conducted to the outer periphery of the ceramic sintered body in a shorter time, and the temperature raising performance of the ceramic heater is improved. Also, shortening the heat transfer time,
By reducing the unevenness of heat generation and the heat capacity, it is possible to reduce the electric power required for the required heat generation.

【0033】更に、本発明のセラミックヒータの製造方
法は、従来の製造方法のような分割予備成形体や複合成
形体を作製するプレス成形工程における発熱体の埋設位
置精度の管理を厳密にする必要がなく、製造歩留まりの
向上及び製造コストの低減を図ることができる。また、
このようなセラミックヒータを用いたグロープラグは、
発熱時の温度ムラが発生しにくく、ディーゼルエンジン
等の内燃機関の着火部材に用いた場合、着火性の向上を
図ることができる。
Further, in the ceramic heater manufacturing method of the present invention, it is necessary to strictly control the accuracy of the embedded position of the heating element in the press molding process for manufacturing the divided preformed body or the composite molded body as in the conventional manufacturing method. Therefore, the manufacturing yield can be improved and the manufacturing cost can be reduced. Also,
A glow plug using such a ceramic heater is
Temperature unevenness during heat generation is unlikely to occur, and when used as an ignition member of an internal combustion engine such as a diesel engine, it is possible to improve ignitability.

【0034】尚、本発明においては、上記実施例に限ら
れず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更し
た実施例とすることができる。即ち、セラミック焼結体
及び発熱体の形状は実施例に示す直方体形状及びU字形
状に限られず、任意の形状とすることができるし、発熱
体及びリード線の材質も任意に選択することができる。
例えば、発熱体の形状はコイル形状、U字形状の発熱線
に発熱コイルを巻きつけた複合型、及び板状型等を挙げ
ることができる。また、リード線に低抵抗のセラミック
導電体を用いることができる。更に、発熱体を抵抗が異
なる複数のセラミック導電体を用いて構成することがで
きる。また、セラミックヒータには、外部のイオン電流
を検出するための電極を別途設けてあってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, but various modifications may be made within the scope of the present invention according to the purpose and application. That is, the shapes of the ceramic sintered body and the heating element are not limited to the rectangular parallelepiped shape and the U-shape shown in the embodiments, and may have any shape, and the materials of the heating element and the lead wire may be arbitrarily selected. it can.
For example, the shape of the heating element may be a coil shape, a composite type in which a heating coil is wound around a U-shaped heating wire, and a plate type. Further, a low resistance ceramic conductor can be used for the lead wire. Further, the heating element can be configured by using a plurality of ceramic conductors having different resistances. Further, the ceramic heater may be separately provided with an electrode for detecting an external ion current.

【0035】また、本実施例では、横断線261、26
2等が最大及び最小となる2種類のX線透過像を用いて
回転軸を決定したが、これに限らず、異なった基準で得
た2種類のX線透過像を用いて回転軸を決定することが
できる。例えば、セラミック焼結体の方向(例えば平面
及び側面となる位置)を基準にする2種類のX線透過像
を用い、これらのX線透過像から横断線261、262
等を求め、その中間点を通過する直線から回転軸を決定
することができる。
Further, in this embodiment, the transverse lines 261, 26
The rotation axis was determined using two types of X-ray transmission images in which 2 and the like are maximum and minimum, but the present invention is not limited to this, and the rotation axis is determined using two types of X-ray transmission images obtained with different standards. can do. For example, two types of X-ray transmission images based on the directions of the ceramic sintered body (for example, positions that are a plane and a side surface) are used, and the transverse lines 261 and 262 are obtained from these X-ray transmission images.
Etc., the rotation axis can be determined from a straight line passing through the intermediate points.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明のセラミックヒータの製造方法に
よれば、作製したセラミック焼結体の軸心に発熱体が位
置しているため、発熱が均等を得ることができる。ま
た、小型化、昇温性能の向上及び省電力化が容易であ
る。更に、この製造方法により製造されたセラミックヒ
ータ、及びそれを備えるグロープラグにおいても同様の
効果を得ることができる。
According to the method for manufacturing a ceramic heater of the present invention, since the heating element is located at the axial center of the ceramic sintered body thus produced, uniform heat generation can be obtained. Further, it is easy to reduce the size, improve the temperature raising performance, and save power. Further, the same effect can be obtained also in the ceramic heater manufactured by this manufacturing method and the glow plug including the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】セラミックヒータを備えるグロープラグを説明
するための模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a glow plug including a ceramic heater.

【図2】グロープラグのセラミックヒータ部分を説明す
るための部分拡大断面図である。
FIG. 2 is a partial enlarged cross-sectional view for explaining a ceramic heater portion of a glow plug.

【図3】セラミックヒータ内の発熱体の好ましい位置を
説明するための平面からみた模式断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view seen from a plane for explaining a preferable position of a heating element in a ceramic heater.

【図4】研磨前のセラミック焼結体の形状と、発熱体の
位置を説明するための平面からみた模式断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view seen from a plane for explaining the shape of a ceramic sintered body before polishing and the position of a heating element.

【図5】発熱体の横断線の位置を説明するための平面か
らみた模式断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view seen from a plane for explaining the position of the transverse line of the heating element.

【図6】研磨前のセラミック焼結体の形状と、発熱体の
位置を説明するための平面からみた模式断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view seen from a plane for explaining the shape of a ceramic sintered body before polishing and the position of a heating element.

【図7】 発熱体の横断線の位置を説明するための平面
からみた模式断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view seen from a plane for explaining the position of the transverse line of the heating element.

【図8】 本セラミックヒータの製造装置の構成を説明
するためのブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram for explaining a configuration of a manufacturing apparatus of the present ceramic heater.

【図9】 実施例のセラミックヒータの先端側(図5で
は101)で求めた発熱体の芯振れのプロット図であ
る。また、X軸は図5における左右方向、Y軸は図6に
おける左右方向である。
FIG. 9 is a plot diagram of core runout of the heating element obtained on the tip side (101 in FIG. 5) of the ceramic heater of the example. The X-axis is the horizontal direction in FIG. 5, and the Y-axis is the horizontal direction in FIG.

【図10】実施例のセラミックヒータの端子側(図5で
は100)で求めた発熱体の芯振れのプロット図であ
る。また、X軸は図5における左右方向、Y軸は図6に
おける左右方向である。
FIG. 10 is a plot diagram of core runout of the heating element obtained on the terminal side (100 in FIG. 5) of the ceramic heater of the example. The X-axis is the horizontal direction in FIG. 5, and the Y-axis is the horizontal direction in FIG.

【図11】比較例のセラミックヒータの先端側(図5で
は101)で求めた発熱体の芯振れのプロット図であ
る。また、X軸は図5における左右方向、Y軸は図6に
おける左右方向である。
FIG. 11 is a plot diagram of core runout of the heating element obtained on the tip side (101 in FIG. 5) of the ceramic heater of the comparative example. The X-axis is the horizontal direction in FIG. 5, and the Y-axis is the horizontal direction in FIG.

【図12】比較例のセラミックヒータの端子側(図5で
は100)で求めた発熱体の芯振れのプロット図であ
る。また、X軸は図5における左右方向、Y軸は図6に
おける左右方向である。
FIG. 12 is a plot diagram of core runout of the heating element obtained on the terminal side (100 in FIG. 5) of the ceramic heater of the comparative example. The X-axis is the horizontal direction in FIG. 5, and the Y-axis is the horizontal direction in FIG.

【図13】実施例及び比較例のセラミックヒータに10
V電源を接続した時の先端温度を示すグラフである。
FIG. 13 shows the ceramic heaters of Examples and Comparative Examples.
It is a graph which shows tip temperature when V power supply is connected.

【図14】実施例及び比較例のセラミックヒータに11
V電源を接続した時の先端温度を示すグラフである。
FIG. 14 shows the ceramic heaters of Examples and Comparative Examples.
It is a graph which shows tip temperature when V power supply is connected.

【図15】芯振れの状態を説明するための模式図であ
る。
FIG. 15 is a schematic diagram for explaining a state of center runout.

【符号の説明】 1;グロープラグ、11;金具、12;外筒、2;セラ
ミックヒータ、20;研磨前セラミックヒータ、21;
セラミック焼結体、22;発熱体、23、24;リード
線、25;回転軸、3;X線検出システム、31;X線
検知部、311;X線照射部、312;X線透過像検知
部、32;回転制御部、33;X線透過像処理部、33
1;画像信号取込部、332;輪郭検出部、333;画
像出力部、334;画像表示部、335;回転指示部。
[Explanation of reference numerals] 1; glow plug, 11; metal fitting, 12; outer cylinder, 2; ceramic heater, 20; ceramic heater before polishing, 21;
Ceramic sintered body, 22; heating element, 23, 24; lead wire, 25; rotating shaft, 3; X-ray detection system, 31; X-ray detection unit, 311; X-ray irradiation unit, 312; X-ray transmission image detection Section, 32; rotation control section, 33; X-ray transmission image processing section, 33
1; image signal acquisition unit, 332; contour detection unit, 333; image output unit, 334; image display unit, 335; rotation instruction unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 孝哉 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 伊藤 正也 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Fターム(参考) 3K092 PP16 QA03 QB10 QB74 RE03 RE09 SS31 VV22    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takaya Yoshikawa             14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Japan special             Within Toyo Co., Ltd. (72) Inventor Masaya Ito             14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Japan special             Within Toyo Co., Ltd. F term (reference) 3K092 PP16 QA03 QB10 QB74 RE03                       RE09 SS31 VV22

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発熱体を埋設したセラミック焼結体を得
る焼成工程と、 画像処理手段によって該セラミック焼結体中に埋設され
た該発熱体の中心部を通る回転軸を求める検出工程と、 該回転軸が中心になるよう該セラミック焼結体の外周を
研磨する研磨工程とを備えることを特徴とするセラミッ
クヒータの製造方法。
1. A firing step of obtaining a ceramic sintered body in which a heating element is embedded, and a detection step of obtaining a rotation axis passing through a central portion of the heating element embedded in the ceramic sintered body by an image processing means, And a polishing step of polishing the outer periphery of the ceramic sintered body so that the rotation axis becomes the center.
【請求項2】 上記検出工程は、上記画像処理手段によ
って得られる上記発熱体の輪郭位置に基づいて上記回転
軸を求める工程である請求項1に記載のセラミックヒー
タの製造方法。
2. The method of manufacturing a ceramic heater according to claim 1, wherein the detecting step is a step of obtaining the rotation axis based on a contour position of the heating element obtained by the image processing means.
【請求項3】 上記研磨工程は、粗研磨及びセンタレス
研磨をこの順に行う工程であり、該粗研磨は上記発熱体
の中心部が上記回転軸となるよう、上記セラミック焼結
体の外周を研磨する請求項1又は2に記載のセラミック
ヒータの製造方法。
3. The polishing step is a step of performing rough polishing and centerless polishing in this order, and in the rough polishing, the outer periphery of the ceramic sintered body is polished so that the central portion of the heating element is the rotation axis. The method for manufacturing a ceramic heater according to claim 1 or 2.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の
セラミックヒータの製造方法により製造されたことを特
徴とするセラミックヒータ。
4. A ceramic heater manufactured by the method for manufacturing a ceramic heater according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 請求項4に記載のセラミックヒータを備
えることを特徴とするグロープラグ。
5. A glow plug comprising the ceramic heater according to claim 4.
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