JP2013160568A - セラミックヒータ構造体の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁基体及び発熱抵抗体を有するセラミックヒータと、このセラミックヒータの基端部を包囲するハウジングとを備えるセラミックヒータ構造体において、セラミックヒータの基端部に内在するクラック等の欠陥を超音波により適切に検査しうる、セラミックヒータ構造体の検査方法を提供する。
【解決手段】セラミックヒータ構造体１００のうち、セラミックヒータ１３０の先端部１３０ｓが液体３０中に没した状態で、液体３０を通じて、セラミックヒータ１３０の先端部１３０ｓの先端側面１３０ｓｍに、縦波超音波１１がセラミックヒータ１３０内を伝わることなく、横波超音波１２がセラミックヒータ１３０内を基端側ＧＫに向けて伝わる入射角θｉで、液中超音波１０を入射させて、欠陥を検査するセラミックヒータ構造体１００の検査方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、セラミックヒータ及び、これを保持するハウジングを備えるセラミックヒータ構造体の検査方法に関する。

例えば、ディーゼルエンジンの始動時の予備加熱に用いられるグロープラグなど、セラミックヒータ及び、これを保持するハウジングを備えるセラミックヒータ構造体が知られている。
ところで、セラミックヒータ構造体のセラミックヒータ内部に、クラック等の欠陥が生じている場合がある。この場合には、セラミックヒータ構造体の信頼性が低下するため、セラミックヒータ構造体の状態で、セラミックヒータに内在する欠陥の検査を求められる場合がある。

ところで、物品の非破壊検査の方法として、超音波探傷法が知られている。例えば特許文献１には、このような超音波探傷法を用いる超音波探傷装置として、液中に配置した発振器から液中を介して被検査材に超音波を斜めに入射させ、その後、被検査材から放射されるエコーを受信することにより被検査材内の欠陥を検出する斜角超音波探傷装置が開示されている。

特開平６−２５８２９２号公報

このような斜めに入射する超音波を用いれば、ハウジングに包囲されたセラミックヒータの基端部内に存在する欠陥も検知することができると考えられた。
しかしながら、セラミックヒータに接する液中から超音波（縦波）をセラミックヒータに向けて入射させると、セラミック内では、縦波超音波のほか横波超音波が発生して、両者が伝播する。
しかるに、縦波超音波の音速は、横波超音波の音速の２倍弱であるため、発生した縦波超音波と横波超音波とは、音速の違いにより時間差を有して、それぞれがセラミックヒータの基端部内の各所に到達する。このため、入射した超音波のエコーを観察する場合に、縦波超音波に起因するエコーと、横波超音波に起因するエコーとが存在することとなり、受信するエコーの波形が複雑になる。このため、セラミックヒータの基端部に欠陥が存在していても、これを適切に検知し難い場合があった。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、絶縁基体及び発熱抵抗体を有するセラミックヒータと、このセラミックヒータの基端部を包囲するハウジングとを備えるセラミックヒータ構造体において、セラミックヒータの基端部に内在するクラック等の欠陥を超音波により適切に検査しうる、セラミックヒータ構造体の検査方法を提供することを目的とする。

その一態様は、軸線に沿う軸線方向に延びる棒状をなし、絶縁性セラミックからなる絶縁基体、及び、上記絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなり、通電により発熱する発熱抵抗体、を有するセラミックヒータと、上記セラミックヒータのうち、上記軸線方向の基端側の基端部を包囲して保持しつつ、先端側の先端部を露出させるハウジングと、を備えるセラミックヒータ構造体における、上記セラミックヒータの上記基端部に内在する欠陥を超音波により検査する検査方法であって、上記セラミックヒータ構造体のうち、上記セラミックヒータの上記先端部が液体中に没した状態で、上記液体を通じて、上記セラミックヒータの上記先端部の側面である先端側面に、縦波超音波が上記セラミックヒータ内を伝わることなく、横波超音波が上記セラミックヒータ内を上記基端側に向けて伝わる入射角で、液中超音波を入射させて、上記欠陥を検査するセラミックヒータ構造体の検査方法である。

このセラミックヒータ構造体の検査方法によると、セラミックヒータ内には縦波超音波は伝わらず、その一方で横波超音波は入射する。このため、縦波超音波に起因するエコーが無くなり、受信されるエコーは、横波超音波のみに起因するシンプルな波形となる。しかも、横波超音波は縦波超音波に比して、音速が約１／２であると同時に、波長も約１／２と短いため、より小さな欠陥まで検査することが可能となる。そして、入射した横波超音波は、セラミックヒータ内を基端側に向けて伝わる。このため、セラミックヒータのうち、ハウジングに包囲された基端部における欠陥の有無や大きさなどを適切に検査できる。

なお、液中超音波の入射角の範囲は、縦波超音波はセラミックヒータ（絶縁基体）内に入射しない一方、横波超音波は入射して、セラミックヒータ内を基端側に向けて伝わる範囲を選択する。この入射角の範囲は、公知のスネルの法則により、液中を伝わる液中超音波（縦波）の音速と、セラミックヒータ（絶縁基体）中を伝わる縦波超音波及び横波超音波の音速から算出すると良い。これにより、セラミックヒータのうち、ハウジングに包囲された基端部について、欠陥の有無や大きさなどの検査を適切に行うことができる。

なお、「セラミックヒータ構造体」としては、例えば、ディーゼルエンジンの始動時の予備加熱に用いられるグロープラグや、排気ガス中の特定ガスのガス濃度を検出するガスセンサなどが挙げられる。また、「セラミックヒータ」としては、グロープラグに用いるセラミックヒータや、ガスセンサのセンサ部を加熱するのに用いるセラミックヒータなどが挙げられる。また、「ハウジング」としては、例えば、グロープラグにおける主体金具、セラミックヒータを囲む外筒などが挙げられる。

また、液中超音波を伝える「液体」としては、水、油、有機溶剤、フロリナート（商標名）などのフッ素系液体などが挙げられる。
また、液中超音波を発生させるものとしては、液中超音波を発信する発信プローブや、この発信プローブを液中超音波によるエコーを受信する受信プローブにも兼用する兼用プローブが挙げられる。

更に、上述のセラミックヒータ構造体の検査方法であって、前記セラミックヒータの前記先端部は、前記発熱抵抗体のうち、Ｕ字状に曲げ返された曲げ返し部を含み、上記セラミックヒータの上記先端部の前記先端側面のうち、上記曲げ返し部よりも前記基端側の基端側先端側面に、前記液中超音波を入射させるセラミックヒータ構造体の検査方法とすると良い。

このセラミックヒータ構造体の検査方法では、セラミックヒータの先端部の先端側面のうち、基端側先端側面に液中超音波を入射させる。これにより、セラミックヒータの先端部内の曲げ返し部で生じる複雑な反射波の影響をなくすことができる。

更に、上述のセラミックヒータ構造体の検査方法であって、前記セラミックヒータ構造体を前記軸線を中心として回転させ、前記先端部の前記先端側面の全周にわたって、前記液中超音波を入射させて、前記欠陥を検査するセラミックヒータ構造体の検査方法とすると良い。

このセラミックヒータ構造体の検査方法では、セラミックヒータの基端部の全周にわたって、内在する欠陥を確実に検査することができる。

更に、上述のセラミックヒータ構造体の検査方法であって、前記液中超音波を発信する発信プローブを、前記セラミックヒータの前記先端部から放射されるエコーを受信する受信プローブにも兼用する兼用プローブを用いるセラミックヒータ構造体の検査方法とすると良い。

このセラミックヒータ構造体の検査方法では、発信プローブを受信プローブにも兼用する兼用プローブを用いる。これにより、用いるプローブが１つになるので、検査装置の小型化が図れる。また、セラミックヒータの先端部から放射されるエコーには指向性があり、発信プローブと同じ角度方向、及び、これとは１８０度逆側に向けて、相対的に強く放射されやすい。このため、受信プローブの兼用により、発信プローブと受信プローブの角度方向が同じになるので、より強いエコーを容易に受信できる。

実施形態に係るグロープラグの縦断面図である。 実施形態に係るグロープラグのうち、セラミックヒータを含む先端部分を拡大した縦断面図である。 実施形態に係るグロープラグの検査装置の構成を示す説明図である。 実施形態に係り、セラミックヒータのヒータ先端部付近における超音波の伝わり方の説明図である。 実施形態に係るグロープラグの検査装置により、セラミックヒータのヒータ基端部内に欠陥が存在しないグロープラグのエコーを測定した波形の例である。 実施形態に係るグロープラグの検査装置により、セラミックヒータのヒータ基端部内にクラックが存在するグロープラグのエコーを測定した波形の例である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。まず、図１及び図２を参照して、本発明の検査方法を用いて検査が行われるセラミックヒータ構造体の一例として、セラミックヒータ１３０を備えたグロープラグ１００について説明する。図１は、グロープラグ１００全体の縦断面図である。また、図２は、グロープラグ１００のうち、セラミックヒータ１３０を含む先端部分を拡大した縦断面図である。

グロープラグ１００は、軸線ＡＸに沿う軸線方向ＨＪに延びる形状をなす。なお、図中上側をグロープラグ１００の基端側ＧＫ、図中下側をグロープラグ１００の先端側ＧＳとする。このグロープラグ１００は、セラミックヒータ１３０と、このセラミックヒータ１３０を包囲して保持するハウジングとしての主体金具１１０及び外筒１５０とを備え、これらの他、中軸１２０、リング部材１４０、ピン端子１６０等から構成されている。

このうち主体金具１１０は、Ｓ４５Ｃ相当の鉄系素材からなり、軸線方向ＨＪに自身の金具基端部１１０ｋから金具先端部１１０ｓまで延びる筒状をなす。この主体金具１１０内には、軸孔１１０ｈが形成されている。また、主体金具１１０の外周には、図示しないディーゼルエンジンへの取り付けのための雄ねじ部１１１が形成されている。また、主体金具１１０の金具基端部１１０ｋの外側には、取り付け工具が係合する工具係合部１１３が形成されている。一方、この金具基端部１１０ｋの内側には、基端側ＧＫに向かって軸孔１１０ｈを拡径するテーパ部１１５が形成され、軸孔１１０ｈの基端部は、大径孔１１０ｈｋとされている。

中軸１２０は、ステンレス等の鉄系素材からなり、軸線方向ＨＪに自身の中軸基端部１２０ｋから中軸先端部１２０ｓまで延びる棒状をなす。そして、中軸基端部１２０ｋを金具基端部１１０ｋから基端側ＧＫに向けて突出させた状態で、主体金具１１０内に挿通されている。また、中軸先端部１２０ｓは、後述するリング部材１４０のリング基端部１４０ｋ内に嵌合している。

セラミックヒータ１３０は、軸線方向ＨＪに自身のヒータ基端部１３０ｋからヒータ先端部１３０ｓまで延びる棒状をなし、通電により発熱するヒータ先端部１３０ｓを金具先端部１１０ｓから先端側ＧＳに向けて突出させた状態で、主体金具１１０内に挿通されている。このセラミックヒータ１３０は、絶縁性セラミック（具体的には、窒化珪素質セラミック）からなる棒状の絶縁基体１３１の内部に、導電性セラミック（具体的には、導電成分として炭化タングステンを含有する窒化珪素質セラミック）からなる発熱抵抗体１３２が埋設された構造をなす。

発熱抵抗体１３２は、発熱部１３３及び一対のリード部１３５，１３６を有する。このうち発熱部１３３は、Ｕ字状に曲げ返された形状をなし、ヒータ先端部１３０ｓ内に配置されている。また、このＵ字状に曲げ返された発熱部１３３（曲げ返し部）の両端には、一対のリード部１３５，１３６が繋がり、セラミックヒータ１３０の基端面１３０ｋｍまで延びて基端面１３０ｋｍに露出している。また、各々のリード部１３５，１３６には、電極取出部１３７，１３８が形成されている。即ち、リード部１３５には、ヒータ基端部１３０ｋにおいて電極取出部１３７が形成され、ヒータ基端部１３０ｋの外周に露出して、次述するリング部材１４０と電気的に接続されている。また、リード部１３６には、ヒータ基端部１３０ｋよりも先端側ＧＳにおいて電極取出部１３８が形成され、セラミックヒータ１３０の外周に露出して、後述する外筒１５０と接続されている。

リング部材１４０は、ステンレスからなり、軸線方向ＨＪに自身のリング基端部１４０ｋからリング先端部１４０ｓまで延びる筒状をなす。そして、主体金具１１０内に配置されて、中軸１２０とセラミックヒータ１３０との間を接続している。

このリング部材１４０のリング先端部１４０ｓ内には、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋが圧入され、セラミックヒータ１３０に設けられた電極取出部１３７がリング部材１４０に内側から当接して、両者が電気的に接続している。
一方、リング部材１４０のリング基端部１４０ｋ内には、中軸１２０の中軸先端部１２０ｓが圧入され、リング部材１４０と中軸１２０とが電気的に接続している。さらに、リング部材１４０と中軸１２０とは、リング基端部１４０ｋと中軸先端部１２０ｓとの間に形成された溶接部１４９により、互いに固着されている。

外筒１５０は、ステンレスからなり、軸線方向ＨＪに自身の外筒基端部１５０ｋから外筒先端部１５０ｓまで延びる筒状をなす。この外筒１５０には、ヒータ先端部１３０ｓを外筒先端部１５０ｓから先端側ＧＳに向かって突出させると共に、ヒータ基端部１３０ｋを外筒基端部１５０ｋから基端側ＧＫに向かって突出させた状態で、セラミックヒータ１３０が圧入されている。セラミックヒータ１３０に設けられた電極取出部１３８は、外筒１５０に内側から当接して、外筒１５０と電極取出部１３８とが電気的に接続している。

また、外筒１５０の外筒基端部１５０ｋは、径小とされて、主体金具１１０の金具先端部１１０ｓ内に嵌合している。そして、外筒１５０と主体金具１１０とは、外筒基端部１５０ｋと金具先端部１１０ｓとの間に形成された溶接部１５９により、互いに固着されている。

ピン端子１６０は、中軸１２０の中軸基端部１２０ｋに円周加締めにより固定されている。このピン端子１６０には、図示しない外部の電源から電力を供給するコードが接続される。また、ピン端子１６０の先端側ＧＳには、Ｏリング１６１及び筒状の絶縁部材１６３が配置されている。具体的には、これらＯリング１６１及び絶縁部材１６３は、主体金具１１０の金具基端部１１０ｋ（軸孔１１０ｈの大径孔１１０ｈｋ）内に、中軸１２０と間隙に配置されている。

次いで、上記グロープラグ１００の製造方法について説明する。まず、発熱抵抗体１３２は、導電性セラミック粉末等より一体に射出成形し、未焼成発熱抵抗体として用意する。一方、絶縁基体１３１は、絶縁性セラミック粉末等を予め金型プレス成形して、未焼成発熱抵抗体が収容される凹部を自身の合わせ面に有する未焼成分割成形体として形成しておく。
そして、この未焼成分割成形体の凹部内に未焼成発熱抵抗体を挟んで収容し、更にプレス圧縮した後、脱バインダ処理、ホットプレス等の焼成工程を経て、その外周面を円筒形に研磨して整えることで、セラミックヒータ１３０を得る。

次に、リング部材１４０及び外筒１５０は、ステンレス鋼材から所定形状に成形した後、表面にＡｕメッキを施して形成する。そして、リング部材１４０のリング先端部１４０ｓ内に、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋを圧入する。また、外筒１５０内にセラミックヒータ１３０を圧入して、セラミックヒータ１３０、リング部材１４０及び外筒１５０を一体にする。

中軸１２０は、所定の寸法に切断された棒状部材から塑性加工や切削等により形成する。そして、リング部材１４０のリング基端部１４０ｋ内に、中軸１２０の中軸先端部１２０ｓを圧入し、リング部材１４０と中軸１２０とを、溶接部１４９でレーザ溶接する。

次に、主体金具１１０を用意し、その金具先端部１１０ｓ側から中軸１２０を挿入する。そして、外筒１５０と主体金具１１０とを、溶接部１５９でレーザ溶接する。
その後、中軸１２０をＯリング１６１及び絶縁部材１６３に挿通し、中軸基端部１２０ｋにピン端子１６０を嵌め込む。そして、絶縁部材１６３を先端側ＧＳに押圧すると共にピン端子１６０を径方向内側に加締める。かくして、グロープラグ１００が完成する。

次に、このグロープラグ１００のうち、セラミックヒータ１３０、特にヒータ基端部１３０ｋに内在する欠陥を超音波により検査する。図３に、グロープラグ１００を検査する本発明の検査方法を用いた検査装置１の構成を示す。また、図４に、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓ付近における超音波の伝わり方の説明図を示す。
なお、本実施形態では、グロープラグ１００が、本発明における「セラミックヒータ構造体」に相当し、セラミックヒータ１３０が、本発明における「セラミックヒータ」に相当する。また、主体金具１１０及び外筒１５０が、本発明における「ハウジング」に相当する。

検査装置１は、水槽２を備え、この水槽２内には水３０（液体）が貯められている。そして、グロープラグ１００を保持治具４０に固定すると共に、グロープラグ１００のうち、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓ及び外筒１５０を含め、主体金具１１０の金具先端部１１０ｓよりも先端側ＧＳの部位を、軸線ＡＸが水平面３０Ｓに直交するように水３０の中に水没させる。
そして、この水３０中において、ヒータ先端部１３０ｓの側面である先端側面１３０ｓｍから一定距離を隔てて、入射角θｉが１７度（１４度〜２１度の範囲内）となるように、超音波探触子２０（兼用プローブ）を設置する。この超音波探触子２０は、液中超音波１０を発信（放射）する発信プローブ２１と、この液中超音波１０に起因して、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓから放射されるエコー１３（図３及び図４では不図示）を受信する受信プローブ２２とを兼ねている。また、液中超音波１０は、ヒータ先端部１３０ｓの先端側面１３０ｓｍのうち、Ｕ字状の発熱部１３３（曲げ返し部）よりも基端側ＧＫの基端側先端側面１３０ｓｍｋ内（本実施形態では、先端からの距離ｌ＝２ｍｍの位置）に入射させている。

ここで、超音波探触子２０から放射される液中超音波１０（入射波）は、水３０中では縦波となる。そして、この液中超音波１０は、ヒータ先端部１３０ｓの先端側面１３０ｓｍで屈折されて、セラミックヒータ１３０の内部に超音波が入射し、伝播する。セラミックヒータ１３０内を伝わるこの超音波には、本来、縦波超音波１１と横波超音波１２の両方が存在し、これらと液中超音波（入射波）の間には、以下の式（１）で表されるスネルの法則が成立する。
ｓｉｎθｉ／Ｖｉ＝ｓｉｎθｓ／Ｖｓ＝ｓｉｎθｌ／Ｖｌ …（１）

なお、Ｖｉは水３０中における液中超音波１０（縦波）の音速であり、２０℃（室温）で、Ｖｉ＝１４８０ｍ／ｓである。また、Ｖｓはセラミックヒータ１３０（窒化珪素質セラミックからなる絶縁基体１３１）内を伝わる横波超音波１２の音速であり、本実施形態では、Ｖｓ＝５８００ｍ／ｓである。また、Ｖｌはセラミックヒータ１３０内を伝わる縦波超音波１１の音速であり、本実施形態では、Ｖｌ＝１０８６０ｍ／ｓである。また、θｉは入射波（液中超音波１０）の入射角を、θｓは横波超音波１２の屈折角を、θｌは縦波超音波１１の屈折角をそれぞれ示す。

ここで、縦波超音波１１の音速Ｖｌが、横波超音波１２の音速Ｖｓよりも速い（２倍弱）ことから、上述の式（１）により、縦波超音波１１の屈折角θｌの方が横波超音波１２の屈折角θｓよりも大きくなることが判る。そこで、入射角θｉを適切な範囲とすることにより、式（１）の左辺と中辺との等号は成り立つが、右辺の等号は成立しない関係とする。即ち、縦波超音波１１がセラミックヒータ１３０に入射されず、横波超音波１２のみ入射して、この横波超音波１２のみをセラミックヒータ１３０内を基端側ＧＫに向けて伝わるようにする。本実施形態の入射角θｉの範囲（１４度〜２１度）は、このように選択したものである。

かくして、液中超音波１０をセラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓの先端側面１３０ｓｍ（基端側先端側面１３０ｓｍｋ）に入射させた後、この液中超音波１０に起因して、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓから放射されるエコー１３を観測することで、セラミックヒータ１３０に内在する欠陥を検査する。ところで、このように横波超音波１２のみを、セラミックヒータ１３０内に入射させることで、縦波超音波１１に起因するエコー１３が無くなり、受信されるエコー１３は、横波超音波１２のみに起因するシンプルな波形となる。しかも、横波超音波１２は縦波超音波１１に比して、波長が約１／２と短いため、より小さな欠陥まで検査することが可能となる。そして、入射した横波超音波１２は、セラミックヒータ１３０内を基端側ＧＫに向けて伝わるので、セラミックヒータ１３０のうちでも、グロープラグ１００の主体金具１１０及び外筒１５０（ハウジング）に包囲されたヒータ基端部１３０ｋ内に存在する欠陥の検査が可能となる。

図５は、本実施形態の検査装置１により、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋ内に欠陥が存在しないグロープラグ１００のエコー１３を測定した波形の例である。ここで、横軸は、超音波探触子２０から液中超音波１０を放射した後、超音波探触子２０にエコー１３が戻るまでの時間を示す。また、縦軸は、エコー１３の振幅を示す。この図５中、右側に現れた波形のピークは、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋのうち、基端面１３０ｋｍで反射した反射波のエコー１３である。この基端面１３０ｋｍによる反射波以外に波形のピークが生じていないことから、このセラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋには、欠陥が存在しないことが判る。

一方、図６は、本実施形態の検査装置１により、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋ内にクラックが存在するグロープラグ１００のエコー１３を測定した波形の例である。この図６では、図５の場合よりも早いタイミングに、エコー１３のピークが生じていることが判る。これは、ヒータ基端部１３０ｋの基端面１３０ｋｍよりも先端側ＧＳにクラック（反射面）が存在していることを示す。このように、本実施形態によれば、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋに内在するクラック等の欠陥を適切に検査することができる。

また、保持治具４０は図示しない回転機構を有しており、この保持治具４０に保持されたグロープラグ１００を、軸線ＡＸを中心として回転させ得るようになっている。そして、グロープラグ１００を回転させることにより、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓの先端側面１３０ｓｍの全周にわたって、液中超音波１０を入射させている。これにより、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋの全周にわたって、内在する欠陥を確実に検査することができる。

以上で説明したように、本実施形態のグロープラグ１００（セラミックヒータ構造体）の検査方法によると、セラミックヒータ１３０内には縦波超音波１１は伝わらず、その一方で横波超音波１２は入射する。このため、縦波超音波１１に起因するエコー１３が無くなり、受信されるエコー１３は、横波超音波１２のみに起因するシンプルな波形となる。しかも、横波超音波１２は縦波超音波１１に比して、波長が約１／２と短いため、より小さな欠陥まで検査することが可能となる。そして、入射した横波超音波１２は、セラミックヒータ１３０内を基端側ＧＫに向けて伝わる。このため、セラミックヒータ１３０のうち、主体金具１１０及び外筒１５０（ハウジング）に包囲されたヒータ基端部１３０ｋにおける欠陥の有無や大きさなどを適切に検査できる。

また、本実施形態のグロープラグ１００（セラミックヒータ構造体）の検査方法では、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓの先端側面１３０ｓｍのうち、発熱部１３３（曲げ返し部）よりも基端側ＧＫの基端側先端側面１３０ｓｍｋに、液中超音波１０を入射させている。これにより、ヒータ先端部１３０ｓ内の発熱部１３３（曲げ返し部）で生じる複雑な反射波の影響をなくすことができる。

また、本実施形態のグロープラグ１００（セラミックヒータ構造体）の検査方法では、グロープラグ１００を回転させ、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓの先端側面１３０ｓｍの全周にわたって、液中超音波１０を入射させている。これにより、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋの全周にわたって、内在する欠陥を確実に検査することができる。

また、本実施形態のグロープラグ１００（セラミックヒータ構造体）の検査方法では、発信プローブ２１を受信プローブ２２にも兼用する超音波探触子２０（兼用プローブ）を用いている。これにより、用いるプローブが超音波探触子２０の１つになるので、検査装置１の小型化が図れる。また、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｋから放射されるエコー１３には指向性があり、受信プローブ２２の兼用により、発信プローブ２１と受信プローブ２２の角度方向が同じになるので、より強いエコー１３を容易に受信できる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上述の実施形態では、セラミックヒータ構造体として、セラミックヒータ１３０を備えたグロープラグ１００を検査したが、これに代えて、センサ部を加熱するセラミックヒータを備えたガスセンサを検査しても良い。
また、上述の実施形態では、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓを水３０中に没した状態としたが、水３０に代えて、油、有機溶剤、フロリナートなどのフッ素系溶液など、その他の液体を用いても良い。この場合、それぞれの液体中における液中超音波１０の音速Ｖｉに応じて、入射角θｉを調整する。
また、上述の実施形態では、発信プローブ２１を受信プローブ２２にも兼用する超音波探触子２０（兼用プローブ）を用いたが、発信プローブ２１と受信プローブ２２を別々に配置しても良い。ただし、液中超音波１０によるエコー１３には指向性があり、受信プローブ２２は、発信プローブ２１と同じ角度方向、あるいは、これとは軸線ＡＸについて１８０度逆側の角度方向に配置するのが好ましい。

ＡＸ 軸線
ＨＪ 軸線方向
ＧＫ 基端側
ＧＳ 先端側
１００ グロープラグ（セラミックヒータ構造体）
１１０ 主体金具（ハウジング）
１３０ セラミックヒータ
１３０ｋ ヒータ基端部
１３０ｓ ヒータ先端部
１３０ｓｍ 先端側面
１３０ｓｍｋ 基端側先端側面
１３１ 絶縁基体
１３２ 発熱抵抗体
１３３ 発熱部（曲げ返し部）
１５０ 外筒（ハウジング）
１０ 液中超音波
１１ 縦波超音波
１２ 横波超音波
１３ エコー
θｉ 液中超音波の入射角
θｌ 縦波超音波の屈折角
θｓ 横波超音波の屈折角
２０ 超音波探触子（兼用プローブ）
２１ 発信プローブ
２２ 受信プローブ
３０ 水（液体）

Claims (4)

1. 軸線に沿う軸線方向に延びる棒状をなし、絶縁性セラミックからなる絶縁基体、及び、上記絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなり、通電により発熱する発熱抵抗体、を有するセラミックヒータと、
   上記セラミックヒータのうち、上記軸線方向の基端側の基端部を包囲して保持しつつ、先端側の先端部を露出させるハウジングと、を備える
   セラミックヒータ構造体における、上記セラミックヒータの上記基端部に内在する欠陥を超音波により検査する検査方法であって、
   上記セラミックヒータ構造体のうち、上記セラミックヒータの上記先端部が液体中に没した状態で、
   上記液体を通じて、上記セラミックヒータの上記先端部の側面である先端側面に、
   縦波超音波が上記セラミックヒータ内を伝わることなく、横波超音波が上記セラミックヒータ内を上記基端側に向けて伝わる入射角で、液中超音波を入射させて、
   上記欠陥を検査する
   セラミックヒータ構造体の検査方法。
2. 請求項１に記載のセラミックヒータ構造体の検査方法であって、
   前記セラミックヒータの前記先端部は、前記発熱抵抗体のうち、Ｕ字状に曲げ返された曲げ返し部を含み、
   上記セラミックヒータの上記先端部の前記先端側面のうち、上記曲げ返し部よりも前記基端側の基端側先端側面に、前記液中超音波を入射させる
   セラミックヒータ構造体の検査方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のセラミックヒータ構造体の検査方法であって、
   前記セラミックヒータ構造体を前記軸線を中心として回転させ、前記先端部の前記先端側面の全周にわたって、前記液中超音波を入射させて、前記欠陥を検査する
   セラミックヒータ構造体の検査方法。
4. 請求項３に記載のセラミックヒータ構造体の検査方法であって、
   前記液中超音波を発信する発信プローブを、前記セラミックヒータの前記先端部から放射されるエコーを受信する受信プローブにも兼用する兼用プローブを用いる
   セラミックヒータ構造体の検査方法。

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