JP2948963B2 - セラミック発熱体 - Google Patents
セラミック発熱体Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
始動促進用グロープラグや、各種燃焼機器の点火用ヒー
ター及び加熱機器の加熱用ヒーターに用いられる高温用
のセラミック発熱体に関するものである。
始動促進用グロープラグや、各種燃焼機器の点火用ヒー
ター及び加熱機器の加熱用ヒーターに用いられる高温用
のセラミック発熱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりディーゼルエンジンの始動促進
に用いられるグロープラグや各種点火用及び加熱用ヒー
ターとして、耐熱金属製のシース内に耐熱絶縁粉末を充
填し、該耐熱絶縁粉末中にニッケル（Ｎｉ）−クロム
（Ｃｒ）等を主体とする高融点金属線から成る発熱抵抗
体を埋設したシーズヒーターや、高電圧の火花放電を利
用した各種点火装置が使用されていた。
に用いられるグロープラグや各種点火用及び加熱用ヒー
ターとして、耐熱金属製のシース内に耐熱絶縁粉末を充
填し、該耐熱絶縁粉末中にニッケル（Ｎｉ）−クロム
（Ｃｒ）等を主体とする高融点金属線から成る発熱抵抗
体を埋設したシーズヒーターや、高電圧の火花放電を利
用した各種点火装置が使用されていた。
【０００３】しかしながら、前記シーズヒーターは耐熱
金属製のシース内に充填された耐熱絶縁粉末を介して発
熱抵抗体の熱を伝えるため短時間の急速昇温が困難であ
り、その上、耐熱金属製シースの耐摩耗性や耐久性が劣
るという問題がある他、前記火花放電を利用した各種点
火装置も点火時に雑音等の電波障害を生じたり、確実な
点火という観点からの信頼性に欠け、未着火の場合の安
全性に問題がある等の欠点があった。
金属製のシース内に充填された耐熱絶縁粉末を介して発
熱抵抗体の熱を伝えるため短時間の急速昇温が困難であ
り、その上、耐熱金属製シースの耐摩耗性や耐久性が劣
るという問題がある他、前記火花放電を利用した各種点
火装置も点火時に雑音等の電波障害を生じたり、確実な
点火という観点からの信頼性に欠け、未着火の場合の安
全性に問題がある等の欠点があった。
【０００４】そこで、短時間の急速昇温が可能で、電波
障害が発生せず、しかも確実に点火して安全性を確保
し、雰囲気を問わず長時間の使用が可能であり、耐摩耗
性と耐久性に優れた信頼性の高い発熱体として、無機導
電材から成る発熱抵抗体をセラミック焼結体中に埋設し
たセラミック発熱体が、広く利用されるようになってき
た。
障害が発生せず、しかも確実に点火して安全性を確保
し、雰囲気を問わず長時間の使用が可能であり、耐摩耗
性と耐久性に優れた信頼性の高い発熱体として、無機導
電材から成る発熱抵抗体をセラミック焼結体中に埋設し
たセラミック発熱体が、広く利用されるようになってき
た。
【０００５】なかでも、耐熱衝撃性及び高温強度が他の
セラミックよりも著しく優れた窒化珪素質焼結体をヒー
ターの基体として使用し、一般にタングステン（Ｗ）や
モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属もしくはこれらの化
合物より成る発熱抵抗体を基体中に埋設したり、前記高
融点金属もしくはこれらの化合物を主体とする発熱抵抗
体ペーストを前記基体上にパターン印刷して焼成一体化
してなるものが、広く利用されている。
セラミックよりも著しく優れた窒化珪素質焼結体をヒー
ターの基体として使用し、一般にタングステン（Ｗ）や
モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属もしくはこれらの化
合物より成る発熱抵抗体を基体中に埋設したり、前記高
融点金属もしくはこれらの化合物を主体とする発熱抵抗
体ペーストを前記基体上にパターン印刷して焼成一体化
してなるものが、広く利用されている。
【０００６】しかしながら、前記窒化珪素質焼結体をヒ
ーターの基体とするセラミック発熱体は、前記焼結体の
粒界相が一般に低融点のガラス質を形成していることか
ら、通電加熱によりセラミック発熱体が１０００℃を越
えると、粒界相の軟化による窒化珪素質焼結体の強度劣
化や、印加電圧による粒界相のイオン移動から組織劣化
を引き起こし、発熱抵抗体近傍の窒化珪素質焼結体にク
ラックを生じたり、耐酸化性に劣る等の欠点があった。
ーターの基体とするセラミック発熱体は、前記焼結体の
粒界相が一般に低融点のガラス質を形成していることか
ら、通電加熱によりセラミック発熱体が１０００℃を越
えると、粒界相の軟化による窒化珪素質焼結体の強度劣
化や、印加電圧による粒界相のイオン移動から組織劣化
を引き起こし、発熱抵抗体近傍の窒化珪素質焼結体にク
ラックを生じたり、耐酸化性に劣る等の欠点があった。
【０００７】そこで前記窒化珪素質焼結体の粒界相を結
晶化することにより、高温での粒界相の軟化によるセラ
ミック焼結体の強度劣化を防止し、かつ印加電圧による
粒界相のイオン移動を阻止して、発熱抵抗体近傍の窒化
珪素質焼結体がクラックを発生したり、窒化珪素質焼結
体自体が組織劣化を引き起こしたりすることを防止せん
としたセラミック発熱体が提案されている（特開平１−
３１３３６２号公報参照）。
晶化することにより、高温での粒界相の軟化によるセラ
ミック焼結体の強度劣化を防止し、かつ印加電圧による
粒界相のイオン移動を阻止して、発熱抵抗体近傍の窒化
珪素質焼結体がクラックを発生したり、窒化珪素質焼結
体自体が組織劣化を引き起こしたりすることを防止せん
としたセラミック発熱体が提案されている（特開平１−
３１３３６２号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記窒
化珪素質焼結体を基体とするセラミック発熱体は、該焼
結体中の粒界相を完全に結晶化することが極めて困難で
あり、必ず結晶相以外に低融点のガラス質を結晶粒界に
残留してしまう。
化珪素質焼結体を基体とするセラミック発熱体は、該焼
結体中の粒界相を完全に結晶化することが極めて困難で
あり、必ず結晶相以外に低融点のガラス質を結晶粒界に
残留してしまう。
【０００９】しかも、前記グロープラグや各種点火用及
び加熱用ヒーターとしてのセラミック発熱体は、一般に
点火時には１０００〜１３００℃もの高温となり、中に
は点火した火炎に曝されて１３５０℃を越えるものもあ
る。このような状況では、窒化珪素質焼結体の粒界に少
量と言えども残留する前記低融点のガラス質は、軟化し
て焼結体自体に強度劣化を生じたり、長時間の連続通電
を行った場合には粒界相のイオン移動を阻止することが
できず、発熱抵抗体近傍の窒化珪素質焼結体にクラック
を生じたりし、その結果、窒化珪素質焼結体の耐酸化性
が悪くなり、セラミック発熱体の寿命が急激に短くなっ
てその機能を失い、耐久性と信頼性に欠けるという課題
があった。
び加熱用ヒーターとしてのセラミック発熱体は、一般に
点火時には１０００〜１３００℃もの高温となり、中に
は点火した火炎に曝されて１３５０℃を越えるものもあ
る。このような状況では、窒化珪素質焼結体の粒界に少
量と言えども残留する前記低融点のガラス質は、軟化し
て焼結体自体に強度劣化を生じたり、長時間の連続通電
を行った場合には粒界相のイオン移動を阻止することが
できず、発熱抵抗体近傍の窒化珪素質焼結体にクラック
を生じたりし、その結果、窒化珪素質焼結体の耐酸化性
が悪くなり、セラミック発熱体の寿命が急激に短くなっ
てその機能を失い、耐久性と信頼性に欠けるという課題
があった。
【００１０】
【発明の目的】本発明は前記欠点に鑑み開発されたもの
で、その目的は高温で長時間の連続使用が可能である耐
酸化性及び耐久性に優れたセラミック発熱体を提供する
ことにある。
で、その目的は高温で長時間の連続使用が可能である耐
酸化性及び耐久性に優れたセラミック発熱体を提供する
ことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミック発熱
体は、無機導電材から成る発熱抵抗体を、希土類元素を
酸化物換算で２〜８モル％及び不純物としての酸化珪素
（ＳｉＯ2 ）を２〜１６モル％の割合で含有し、更にカ
ルシウム（Ｃａ）を６０〜１０００ｐｐｍの範囲で含有
した窒化珪素質焼結体中に埋設して成るもので、例え
ば、直流電源より前記発熱抵抗体に通電してセラミック
発熱体を１４００℃にも達する高温に昇温させた通電試
験においても、前記セラミック発熱体部にクラックの発
生が認められない程の、高温での耐クラック性を向上さ
せたことを特徴とするものである。
体は、無機導電材から成る発熱抵抗体を、希土類元素を
酸化物換算で２〜８モル％及び不純物としての酸化珪素
（ＳｉＯ2 ）を２〜１６モル％の割合で含有し、更にカ
ルシウム（Ｃａ）を６０〜１０００ｐｐｍの範囲で含有
した窒化珪素質焼結体中に埋設して成るもので、例え
ば、直流電源より前記発熱抵抗体に通電してセラミック
発熱体を１４００℃にも達する高温に昇温させた通電試
験においても、前記セラミック発熱体部にクラックの発
生が認められない程の、高温での耐クラック性を向上さ
せたことを特徴とするものである。
【００１２】本発明のセラミック発熱体において、窒化
珪素質焼結体中の焼結助材としての、例えばイッテルビ
ウム（Ｙｂ）、エルビウム（Ｅｒ）やジスプロシウム
（Ｄｙ）等の希土類元素の含有量が酸化物換算で２モル
％未満では、焼結性が低下して発熱抵抗体を窒化珪素質
焼結体に密着一体化できず、その結果、発熱抵抗体から
の熱伝導が不良となり、短時間の急速昇温が不可能とな
る。
珪素質焼結体中の焼結助材としての、例えばイッテルビ
ウム（Ｙｂ）、エルビウム（Ｅｒ）やジスプロシウム
（Ｄｙ）等の希土類元素の含有量が酸化物換算で２モル
％未満では、焼結性が低下して発熱抵抗体を窒化珪素質
焼結体に密着一体化できず、その結果、発熱抵抗体から
の熱伝導が不良となり、短時間の急速昇温が不可能とな
る。
【００１３】また、上記含有量が酸化物換算で８モル％
を越えると、窒化珪素質焼結体の熱膨張係数が大とな
り、急速昇温すると窒化珪素質焼結体は発熱抵抗体の近
傍と外方とで大きな温度差を生じることから、局部的な
熱膨張差により窒化珪素質焼結体にクラックを発生して
しまう。よって希土類元素の含有量は酸化物換算で２〜
８モル％、望ましくは３〜５モル％に特定される。
を越えると、窒化珪素質焼結体の熱膨張係数が大とな
り、急速昇温すると窒化珪素質焼結体は発熱抵抗体の近
傍と外方とで大きな温度差を生じることから、局部的な
熱膨張差により窒化珪素質焼結体にクラックを発生して
しまう。よって希土類元素の含有量は酸化物換算で２〜
８モル％、望ましくは３〜５モル％に特定される。
【００１４】一方、不純物としての酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ2 ）の含有量は、窒化珪素質焼結体中の全酸素量から
希土類元素の酸化物として含有される酸素量を差し引い
た残余の酸素量から算出した量であり、その含有量が２
モル％未満では焼結性が低下して発熱抵抗体を窒化珪素
質焼結体に密着一体化できず、前記同様、急速昇温が不
可能となる他、耐酸化性が悪くなる。また、前記含有量
が１６モル％を越えると粒界相に低融点のガラス質を生
じて粒界相のイオン移動を起こし、高温でのクリープ特
性が劣化してセラミック発熱体の耐久性に欠けることに
なる。
Ｏ2 ）の含有量は、窒化珪素質焼結体中の全酸素量から
希土類元素の酸化物として含有される酸素量を差し引い
た残余の酸素量から算出した量であり、その含有量が２
モル％未満では焼結性が低下して発熱抵抗体を窒化珪素
質焼結体に密着一体化できず、前記同様、急速昇温が不
可能となる他、耐酸化性が悪くなる。また、前記含有量
が１６モル％を越えると粒界相に低融点のガラス質を生
じて粒界相のイオン移動を起こし、高温でのクリープ特
性が劣化してセラミック発熱体の耐久性に欠けることに
なる。
【００１５】よって酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の含有量は２
〜１６モル％、望ましくは７．５〜１２．５モル％に特
定される。
〜１６モル％、望ましくは７．５〜１２．５モル％に特
定される。
【００１６】また、その他の不純物としてのカルシウム
（Ｃａ）の含有量は、１０００ｐｐｍを越えると粒界相
に低融点のガラス質を生じ、前述した様に粒界相のイオ
ン移動を起こし、窒化珪素質焼結体自体の組織劣化を招
くこととなる。よってカルシウム（Ｃａ）の含有量は１
０００ｐｐｍ以下、望ましくは１００ｐｐｍ以下に特定
される。
（Ｃａ）の含有量は、１０００ｐｐｍを越えると粒界相
に低融点のガラス質を生じ、前述した様に粒界相のイオ
ン移動を起こし、窒化珪素質焼結体自体の組織劣化を招
くこととなる。よってカルシウム（Ｃａ）の含有量は１
０００ｐｐｍ以下、望ましくは１００ｐｐｍ以下に特定
される。
【００１７】尚、焼結助剤として添加する微粉の希土類
元素の不純物として、ナトリウム（Ｎａ）もしくはカリ
ウム（Ｋ）等を含有する場合、前記カルシウム（Ｃａ）
と同様の理由によりその含有量は１０００ｐｐｍ以下、
より望ましくは１００ｐｐｍ以下に特定される。
元素の不純物として、ナトリウム（Ｎａ）もしくはカリ
ウム（Ｋ）等を含有する場合、前記カルシウム（Ｃａ）
と同様の理由によりその含有量は１０００ｐｐｍ以下、
より望ましくは１００ｐｐｍ以下に特定される。
【００１８】
【実施例】以下、本発明のセラミック発熱体を図面に基
づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る
ディーゼルエンジンの始動促進用に使用されるグロープ
ラグに適用したセラミック発熱体を示す。
づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る
ディーゼルエンジンの始動促進用に使用されるグロープ
ラグに適用したセラミック発熱体を示す。
【００１９】図１において、１は窒化珪素質焼結体３中
に発熱抵抗体２を埋設したセラミック発熱体であり、セ
ラミック発熱体１をパイプ状金具４に内挿し、発熱抵抗
体２のリード部５ａに接続するようにろう付けして一方
の電極を取り出し、更に、セラミック発熱体１の一端側
に引き出したリード部５ｂにキャップ状金具６をろう付
けして他方の電極を取り出す。次いで、パイプ状金具４
とキャップ状金具６をろう付けしたセラミック発熱体１
を筒状金具７の先端部に内挿してろう付けし、キャップ
状金具６からリード線８を介して陽極端子９に接続する
ことによりグロープラグ１０が形成されている。
に発熱抵抗体２を埋設したセラミック発熱体であり、セ
ラミック発熱体１をパイプ状金具４に内挿し、発熱抵抗
体２のリード部５ａに接続するようにろう付けして一方
の電極を取り出し、更に、セラミック発熱体１の一端側
に引き出したリード部５ｂにキャップ状金具６をろう付
けして他方の電極を取り出す。次いで、パイプ状金具４
とキャップ状金具６をろう付けしたセラミック発熱体１
を筒状金具７の先端部に内挿してろう付けし、キャップ
状金具６からリード線８を介して陽極端子９に接続する
ことによりグロープラグ１０が形成されている。
【００２０】セラミック発熱体１は、図２に示すような
断面が半円形の棒状に成形した窒化珪素質成形体１１ａ
上に発熱抵抗体２を載置した後、その上面に別の窒化珪
素質成形体１１ｂを重ねて加圧焼成して一体化したもの
である。
断面が半円形の棒状に成形した窒化珪素質成形体１１ａ
上に発熱抵抗体２を載置した後、その上面に別の窒化珪
素質成形体１１ｂを重ねて加圧焼成して一体化したもの
である。
【００２１】尚、本発明のセラミック発熱体において、
無機導電材から成る発熱抵抗体としてはタングステン
（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、レニウム（Ｒｅ）等の高
融点金属の他、例えばタングステンカーバイド（Ｗ
Ｃ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、モリブデンシリサイド
（ＭｏＳｉ2 ）や硼化ジルコニウム（ＺｒＢ2 ）等の第
４ａ族、第５ａ族、第６ａ族の炭化物または窒化物等を
線材または層状に形成したものも好適に用いられる。
無機導電材から成る発熱抵抗体としてはタングステン
（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、レニウム（Ｒｅ）等の高
融点金属の他、例えばタングステンカーバイド（Ｗ
Ｃ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、モリブデンシリサイド
（ＭｏＳｉ2 ）や硼化ジルコニウム（ＺｒＢ2 ）等の第
４ａ族、第５ａ族、第６ａ族の炭化物または窒化物等を
線材または層状に形成したものも好適に用いられる。
【００２２】本発明のセラミック発熱体を評価するにあ
たり、先ず、比表面積が１２ｍ2 ／ｇ、含有する不可避
不純物としての酸素量、即ち酸化珪素（ＳｉＯ2 ）が３
重量％以下で、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎ
ａ）もしくはカリウム（Ｋ）の含有量が異なり、結晶の
α化率が９７％である窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）粉末に、
焼結助材としての希土類元素の酸化物と、窒化珪素質焼
結体中の酸素量調整用としての酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の
配合量を種々設定した原料粉末を、２４時間ボールミル
にて湿式混合する。
たり、先ず、比表面積が１２ｍ2 ／ｇ、含有する不可避
不純物としての酸素量、即ち酸化珪素（ＳｉＯ2 ）が３
重量％以下で、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎ
ａ）もしくはカリウム（Ｋ）の含有量が異なり、結晶の
α化率が９７％である窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）粉末に、
焼結助材としての希土類元素の酸化物と、窒化珪素質焼
結体中の酸素量調整用としての酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の
配合量を種々設定した原料粉末を、２４時間ボールミル
にて湿式混合する。
【００２３】かくして得られた混合物の泥漿を噴霧乾燥
して造粒し、プレス成形法により断面が半円形の棒状の
窒化珪素質成形体１１ａ、１１ｂを作製する。
して造粒し、プレス成形法により断面が半円形の棒状の
窒化珪素質成形体１１ａ、１１ｂを作製する。
【００２４】次に、該成形体１１ａの平面上に、略Ｕ字
形状のコイル状タングステン線と該コイル状タングステ
ン線に接続したリード部５ａ、５ｂを構成するタングス
テン線とから成る発熱抵抗体２を載置し、該発熱抵抗体
２を挟むように前記同形状の別の窒化珪素質成形体１１
ｂを重ねて加圧焼成した。
形状のコイル状タングステン線と該コイル状タングステ
ン線に接続したリード部５ａ、５ｂを構成するタングス
テン線とから成る発熱抵抗体２を載置し、該発熱抵抗体
２を挟むように前記同形状の別の窒化珪素質成形体１１
ｂを重ねて加圧焼成した。
【００２５】かくして得られた焼結体の側面を研磨して
前記リード部５ａの一部を露出させ、該露出部にメタラ
イズ法やメッキ法によりＮｉ等の金属被膜を形成した
後、パイプ状金具４に内挿し還元ガス雰囲気中で銀ろう
にて接合する。
前記リード部５ａの一部を露出させ、該露出部にメタラ
イズ法やメッキ法によりＮｉ等の金属被膜を形成した
後、パイプ状金具４に内挿し還元ガス雰囲気中で銀ろう
にて接合する。
【００２６】一方、前記焼結体の端部に露出したリード
部５ｂにキャップ状金具６を同様に銀ろうにて接合し、
該キャップ状金具６に接続したリード線８を介して陽極
端子９と接続した後、筒状金具７の先端部に内挿し、該
筒状金具７と前記パイプ状金具４をろう付けして評価用
のグロープラグ１０を作製した。
部５ｂにキャップ状金具６を同様に銀ろうにて接合し、
該キャップ状金具６に接続したリード線８を介して陽極
端子９と接続した後、筒状金具７の先端部に内挿し、該
筒状金具７と前記パイプ状金具４をろう付けして評価用
のグロープラグ１０を作製した。
【００２７】また、同時に前記窒化珪素質成形体のみを
同一条件で加圧焼成した窒化珪素質焼結体を組成分析用
及び抗折強度評価用試料とし、波長分散型Ｘ線マイクロ
アナライザーにより珪素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素
（Ｎ）及び希土類元素を定量して希土類元素の酸化物及
び酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の含有量を、またＩＣＰ発光分
光分析法によりカルシウム（Ｃａ）の含有量を、原子吸
光法によりナトリウム（Ｎａ）とカリウム（Ｋ）の含有
量を測定した。
同一条件で加圧焼成した窒化珪素質焼結体を組成分析用
及び抗折強度評価用試料とし、波長分散型Ｘ線マイクロ
アナライザーにより珪素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素
（Ｎ）及び希土類元素を定量して希土類元素の酸化物及
び酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の含有量を、またＩＣＰ発光分
光分析法によりカルシウム（Ｃａ）の含有量を、原子吸
光法によりナトリウム（Ｎａ）とカリウム（Ｋ）の含有
量を測定した。
【００２８】更に、前記評価用試料を使用して、常温と
１４００℃での抗折強度をＪＩＳ３点曲げ強度試験法に
基づき測定した。また、直流電源より評価用のグロープ
ラグに通電して、１４００℃の温度に５００時間保持し
た後、セラミック発熱体部のクラックの有無を蛍光探傷
法により検査するとともに、セラミック発熱体表面を肉
眼にて観察した。
１４００℃での抗折強度をＪＩＳ３点曲げ強度試験法に
基づき測定した。また、直流電源より評価用のグロープ
ラグに通電して、１４００℃の温度に５００時間保持し
た後、セラミック発熱体部のクラックの有無を蛍光探傷
法により検査するとともに、セラミック発熱体表面を肉
眼にて観察した。
【００２９】尚、前記同様の窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）粉
末に、焼結助材としてアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）とイット
リア（Ｙ2 Ｏ3 ）を、窒化珪素質焼結体中の酸素量調整
用として酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を混合し、前記同様に製
作したグロープラグを比較例とした。以上の結果を表１
及び表２に示す。
末に、焼結助材としてアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）とイット
リア（Ｙ2 Ｏ3 ）を、窒化珪素質焼結体中の酸素量調整
用として酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を混合し、前記同様に製
作したグロープラグを比較例とした。以上の結果を表１
及び表２に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】表１及び表２で明らかなように、希土類元
素の酸化物量が１．０モル％の試料番号１は、焼結不十
分であり実用に供し得ず、一方、前記酸化物量が９．０
モル％の試料番号７は、窒化珪素質焼結体の抗折強度が
低く実用的でない。
素の酸化物量が１．０モル％の試料番号１は、焼結不十
分であり実用に供し得ず、一方、前記酸化物量が９．０
モル％の試料番号７は、窒化珪素質焼結体の抗折強度が
低く実用的でない。
【００３３】また、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の含有量が
２．０モル％未満の試料番号８は、焼結不十分であり、
かつ表面が白色化して泡を生じて耐酸化性が悪くなり、
前記含有量が１６モル％を越える試料番号１６では、１
４００℃に昇温させて５００時間保持した通電試験後の
セラミック発熱体にクラックが認められる。
２．０モル％未満の試料番号８は、焼結不十分であり、
かつ表面が白色化して泡を生じて耐酸化性が悪くなり、
前記含有量が１６モル％を越える試料番号１６では、１
４００℃に昇温させて５００時間保持した通電試験後の
セラミック発熱体にクラックが認められる。
【００３４】更に、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム
（Ｎａ）もしくはカリウム（Ｋ）のいずれかの含有量が
１０００ｐｐｍを越える試料番号２２、２４、２６は、
いずれもセラミック発熱体にクラックが認められた。
（Ｎａ）もしくはカリウム（Ｋ）のいずれかの含有量が
１０００ｐｐｍを越える試料番号２２、２４、２６は、
いずれもセラミック発熱体にクラックが認められた。
【００３５】また、比較例１、２では強度は高いもの
の、いずれもセラミック発熱体にクラックが認められ、
表面が白色化して泡を生じているのが認められた。
の、いずれもセラミック発熱体にクラックが認められ、
表面が白色化して泡を生じているのが認められた。
【００３６】それらに対して、本発明のセラミック発熱
体はいずれも高い強度を保持し、通電試験においても何
ら変化が認められなかった。
体はいずれも高い強度を保持し、通電試験においても何
ら変化が認められなかった。
【００３７】
【発明の効果】叙上の如く、本発明のセラミック発熱体
は、希土類元素を酸化物換算で２〜８モル％及び酸化珪
素（ＳｉＯ2 ）を２〜１６モル％の割合で含有して成
り、特にカルシウム（Ｃａ）の含有量が６０〜１０００
ｐｐｍの範囲内とした窒化珪素質焼結体中に無機導電材
から成る発熱抵抗体を埋設して構成されたもので、例え
ば、１４００℃もの高温に昇温させて５００時間保持す
る通電試験後でもセラミック発熱体にクラックの発生が
認められず、窒化珪素質焼結体の高い強度を保持しなが
ら１３５０℃を越える高温下でも窒化珪素質焼結体自体
のクラックの発生は勿論、組織の劣化もなく、かつ耐酸
化性及び耐久性に優れた、とりわけ１０００℃以上、１
４００℃にも及ぶ高温に発熱させた長時間の連続使用が
可能であり、かかる高温での耐クラック性が著しく向上
したセラミック発熱体を提供することができるものであ
る。
は、希土類元素を酸化物換算で２〜８モル％及び酸化珪
素（ＳｉＯ2 ）を２〜１６モル％の割合で含有して成
り、特にカルシウム（Ｃａ）の含有量が６０〜１０００
ｐｐｍの範囲内とした窒化珪素質焼結体中に無機導電材
から成る発熱抵抗体を埋設して構成されたもので、例え
ば、１４００℃もの高温に昇温させて５００時間保持す
る通電試験後でもセラミック発熱体にクラックの発生が
認められず、窒化珪素質焼結体の高い強度を保持しなが
ら１３５０℃を越える高温下でも窒化珪素質焼結体自体
のクラックの発生は勿論、組織の劣化もなく、かつ耐酸
化性及び耐久性に優れた、とりわけ１０００℃以上、１
４００℃にも及ぶ高温に発熱させた長時間の連続使用が
可能であり、かかる高温での耐クラック性が著しく向上
したセラミック発熱体を提供することができるものであ
る。
【図１】本発明に係るセラミック発熱体をディーゼルエ
ンジンの始動促進用に使用されるグロープラグに適用し
た一実施例を示す一部破断面図である。
ンジンの始動促進用に使用されるグロープラグに適用し
た一実施例を示す一部破断面図である。
【図２】本発明に係るセラミック発熱体の製造工程を説
明するための斜視図である。
明するための斜視図である。
１ セラミック発熱体 ２ 発熱抵抗体 ３ 窒化珪素質焼結体 ４ パイプ状金具 ５ａ、５ｂ リード部 ６ キャップ状金具 ７ 筒状金具 ８ リード線 ９ 陽極端子 １０ グロープラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23Q 7/00 H05B 3/14
Claims (1)
- 【請求項１】希土類元素を酸化物換算で２〜８モル％及
び酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を２〜１６モル％の割合で含有
する窒化珪素質焼結体中に無機導電材から成る発熱抵抗
体を埋設したセラミック発熱体であって、前記窒化珪素
質焼結体はカルシウム（Ｃａ）を６０〜１０００ｐｐｍ
の範囲で含有し、高温での耐クラック性を向上させたこ
とを特徴とするセラミック発熱体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-56120 | 1991-02-26 | ||
| JP5612091 | 1991-02-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH051817A JPH051817A (ja) | 1993-01-08 |
| JP2948963B2 true JP2948963B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=13018213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31507491A Expired - Lifetime JP2948963B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-11-29 | セラミック発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2948963B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5367994A (en) * | 1993-10-15 | 1994-11-29 | Detroit Diesel Corporation | Method of operating a diesel engine utilizing a continuously powered glow plug |
| US6025579A (en) * | 1996-12-27 | 2000-02-15 | Jidosha Kiki Co., Ltd. | Ceramic heater and method of manufacturing the same |
| JPH10300085A (ja) * | 1997-04-22 | 1998-11-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータおよびセラミックグロープラグ |
| JP4582911B2 (ja) | 1998-10-19 | 2010-11-17 | チッソ石油化学株式会社 | プロピレン・エチレンブロックコポリマー |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01313362A (ja) * | 1988-06-09 | 1989-12-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミック発熱体およびその製造方法 |
| JP2691295B2 (ja) * | 1988-12-28 | 1997-12-17 | 京セラ株式会社 | 窒化珪素質焼結体 |
-
1991
- 1991-11-29 JP JP31507491A patent/JP2948963B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH051817A (ja) | 1993-01-08 |
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