JP3044630B2 - セラミックヒータ型グロープラグ - Google Patents
セラミックヒータ型グロープラグInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/18—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor the conductor being embedded in an insulating material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディ−ゼルエンジンの副
燃焼室または燃焼室内を予熱するために用いられるグロ
−プラグに関し、特に速熱性および自己温度制御性を有
し長時間にわたるアフターグローを達成し得る自己温度
制御型のセラミックヒータ型グロープラグに関する。
燃焼室または燃焼室内を予熱するために用いられるグロ
−プラグに関し、特に速熱性および自己温度制御性を有
し長時間にわたるアフターグローを達成し得る自己温度
制御型のセラミックヒータ型グロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジン用グロープラグとし
て従来から種々の構造を有するものが知られており、そ
の中で近年セラミックヒータ型のものが、速熱型として
機能し得る等の理由から注目を集めている。
て従来から種々の構造を有するものが知られており、そ
の中で近年セラミックヒータ型のものが、速熱型として
機能し得る等の理由から注目を集めている。
【０００３】たとえば特開昭５７−４１５２３号公報な
どには、タングステン（Ｗ）やレニウム合金（Ｒｅ）等
による発熱線を絶縁性セラミック材中に埋設するように
したセラミックヒータを用いたものが知られており、こ
の種のセラミックヒータ型グロープラグは、従来一般的
であったシース型に比べ熱伝達効率の面で優れ、発熱特
性や温度立上り特性を向上させて速熱型としての性能を
得ている。しかし、このようなセラミックヒータを備え
たグロープラグでは、ヒータ内には一種類の発熱線が埋
設されているだけであり、ヒータ単体で発熱線での発熱
特性を所要の昇温特性と飽和温度特性とを有する状態に
制御するという自己温度制御性を得ることは困難で、通
電回路上に電力制御用の抵抗線等を付設することが必要
であった。
どには、タングステン（Ｗ）やレニウム合金（Ｒｅ）等
による発熱線を絶縁性セラミック材中に埋設するように
したセラミックヒータを用いたものが知られており、こ
の種のセラミックヒータ型グロープラグは、従来一般的
であったシース型に比べ熱伝達効率の面で優れ、発熱特
性や温度立上り特性を向上させて速熱型としての性能を
得ている。しかし、このようなセラミックヒータを備え
たグロープラグでは、ヒータ内には一種類の発熱線が埋
設されているだけであり、ヒータ単体で発熱線での発熱
特性を所要の昇温特性と飽和温度特性とを有する状態に
制御するという自己温度制御性を得ることは困難で、通
電回路上に電力制御用の抵抗線等を付設することが必要
であった。
【０００４】このため、たとえば特公昭６３−４７９６
４号公報などによって、グロープラグを構成する金属製
ホルダ内で上述したセラミックヒータの後端側に、ヒー
タ側への通電電力を制御し得る抵抗体を内設してなる金
属製シースによる補助ヒータを、直列接続するようにし
た構成のものが、従来既に提案されている。
４号公報などによって、グロープラグを構成する金属製
ホルダ内で上述したセラミックヒータの後端側に、ヒー
タ側への通電電力を制御し得る抵抗体を内設してなる金
属製シースによる補助ヒータを、直列接続するようにし
た構成のものが、従来既に提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構造によるグロープラグにあっては、セラミックヒー
タと共に、シース型の補助ヒータを別個に用いることが
必要であり、全体の部品点数が多くなり、製造面でも問
題で、コスト高を招いてしまう。また、電力制御用のシ
ース型補助ヒータを、グロープラグの金属製ホルダ内に
配置させる構造であるために、温度上昇が不要であるホ
ルダ内が高温となり、各部の耐熱強度面から問題とな
り、信頼性に欠けるばかりでなく、無駄な電力消費を生
じる等の問題を避けられなかった。
た構造によるグロープラグにあっては、セラミックヒー
タと共に、シース型の補助ヒータを別個に用いることが
必要であり、全体の部品点数が多くなり、製造面でも問
題で、コスト高を招いてしまう。また、電力制御用のシ
ース型補助ヒータを、グロープラグの金属製ホルダ内に
配置させる構造であるために、温度上昇が不要であるホ
ルダ内が高温となり、各部の耐熱強度面から問題とな
り、信頼性に欠けるばかりでなく、無駄な電力消費を生
じる等の問題を避けられなかった。
【０００６】また、正の抵抗温度係数の異なる二種類の
金属線を、直列状態で接続して絶縁性セラミック材中に
埋設してなるセラミックヒータ構造も、たとえば特開昭
５８−１１０９１９号公報等により提案されている。し
かし、このような構造を採用するにあたっては、絶縁性
セラミック材として例えば窒化ケイ素を用いた場合に、
その焼結温度が約１８００℃にも及ぶために、これに耐
え得る正の抵抗温度係数の小さい金属線材の選択が困難
であるという問題があり、このような点をも考慮しなけ
ればならない。
金属線を、直列状態で接続して絶縁性セラミック材中に
埋設してなるセラミックヒータ構造も、たとえば特開昭
５８−１１０９１９号公報等により提案されている。し
かし、このような構造を採用するにあたっては、絶縁性
セラミック材として例えば窒化ケイ素を用いた場合に、
その焼結温度が約１８００℃にも及ぶために、これに耐
え得る正の抵抗温度係数の小さい金属線材の選択が困難
であるという問題があり、このような点をも考慮しなけ
ればならない。
【０００７】特に、近年この種のグロープラグにあって
は、エンジン始動後において一定時間の間、グロープラ
グに対し通電状態を維持することでエンジン内部での燃
焼を円滑かつ適切に行なえるようにするという、いわゆ
るアフターグロー方式を採用することに対しての要求が
大きく、しかもそのアフターグロー時間を可能な限り長
時間にすることが必要とされている。そして、このよう
なアフターグロー時における通電制御を行なううえで上
述したような従来のセラミックヒータでは、耐熱強度等
を始めとして耐久性等の面で問題となるもので、このよ
うな点をも考慮し、速熱型としての機能や自己温度制御
機能を発揮させ得るとともに、全体の構造も簡素化し得
るような何らかの対策を講じることが望まれている。
は、エンジン始動後において一定時間の間、グロープラ
グに対し通電状態を維持することでエンジン内部での燃
焼を円滑かつ適切に行なえるようにするという、いわゆ
るアフターグロー方式を採用することに対しての要求が
大きく、しかもそのアフターグロー時間を可能な限り長
時間にすることが必要とされている。そして、このよう
なアフターグロー時における通電制御を行なううえで上
述したような従来のセラミックヒータでは、耐熱強度等
を始めとして耐久性等の面で問題となるもので、このよ
うな点をも考慮し、速熱型としての機能や自己温度制御
機能を発揮させ得るとともに、全体の構造も簡素化し得
るような何らかの対策を講じることが望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した要請に応えるた
めに本発明（請求項１記載の発明）に係るセラミックヒ
ータ型グロープラグは、抵抗体を絶縁性セラミック材中
に埋設することにより形成される棒状セラミックヒータ
を備えているグロープラグであって、前記抵抗体を、常
温２０℃での抵抗値と１０００℃における抵抗値との比
が３よりも小さい正の抵抗温度係数をもつ導電性セラミ
ック材により形成され前記セラミックヒータ先端側に埋
設された第１の発熱体と、この第１の発熱体よりも正の
抵抗温度係数が大きくなるように常温２０℃での抵抗値
と１０００℃における抵抗値との比が３よりも大きい正
の抵抗温度係数をもつ金属材により形成され前記第１の
発熱体に直列に接続された第２の発熱体とによって構成
したことを特徴とする。
めに本発明（請求項１記載の発明）に係るセラミックヒ
ータ型グロープラグは、抵抗体を絶縁性セラミック材中
に埋設することにより形成される棒状セラミックヒータ
を備えているグロープラグであって、前記抵抗体を、常
温２０℃での抵抗値と１０００℃における抵抗値との比
が３よりも小さい正の抵抗温度係数をもつ導電性セラミ
ック材により形成され前記セラミックヒータ先端側に埋
設された第１の発熱体と、この第１の発熱体よりも正の
抵抗温度係数が大きくなるように常温２０℃での抵抗値
と１０００℃における抵抗値との比が３よりも大きい正
の抵抗温度係数をもつ金属材により形成され前記第１の
発熱体に直列に接続された第２の発熱体とによって構成
したことを特徴とする。
【０００９】また、本発明（請求項２記載の発明）に係
るセラミックヒータ型グロープラグは、セラミックヒー
タの本体部分を、窒化ケイ素系の絶縁性セラミック材で
形成するとともに、第１の発熱体を、窒化チタンを含有
する窒化ケイ素を主成分とする導電性サイアロンであっ
て、窒化チタンの含有率を変えることにより常温２０℃
での抵抗値と１０００℃における抵抗値との比が３より
も小さくなるように正の抵抗温度係数をもたせた材料に
よって形成したことを特徴とする。
るセラミックヒータ型グロープラグは、セラミックヒー
タの本体部分を、窒化ケイ素系の絶縁性セラミック材で
形成するとともに、第１の発熱体を、窒化チタンを含有
する窒化ケイ素を主成分とする導電性サイアロンであっ
て、窒化チタンの含有率を変えることにより常温２０℃
での抵抗値と１０００℃における抵抗値との比が３より
も小さくなるように正の抵抗温度係数をもたせた材料に
よって形成したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明によれば、通電初期においてはセラミッ
クヒータ先端側の導電性セラミック製の第１の発熱体に
対し大電力を供給し、急速に発熱させて速熱型としての
性能を発揮させ得るとともに、所定時間経過後において
第１の発熱体への通電電力を、セラミックヒータ後端側
に埋設した電力制御用抵抗体となる金属製の第２の発熱
体により制御し、速熱型としての機能を発揮し得るとと
もに、適切な飽和温度特性が得られ、また長時間にわた
るアフターグローを行なうことが可能となる。
クヒータ先端側の導電性セラミック製の第１の発熱体に
対し大電力を供給し、急速に発熱させて速熱型としての
性能を発揮させ得るとともに、所定時間経過後において
第１の発熱体への通電電力を、セラミックヒータ後端側
に埋設した電力制御用抵抗体となる金属製の第２の発熱
体により制御し、速熱型としての機能を発揮し得るとと
もに、適切な飽和温度特性が得られ、また長時間にわた
るアフターグローを行なうことが可能となる。
【００１１】
【実施例】図１および図２は本発明に係るセラミックヒ
ータ型グロープラグの一実施例を示す。これらの図にお
いて、全体を符号１０で示すグロープラグの概略構成
を、図２を用いて簡単に説明すると、このグロープラグ
１０は、二種類の発熱体とそのリード部とからなる抵抗
体１１をたとえば窒化ケイ素(Si3N4) 等の絶縁性セラミ
ック材からなる本体部分に埋設してなる棒状セラミック
ヒータ１２と、このヒータ１２を先端部において保持す
る略管状を呈する金属製ホルダ１３とを備えている。
ータ型グロープラグの一実施例を示す。これらの図にお
いて、全体を符号１０で示すグロープラグの概略構成
を、図２を用いて簡単に説明すると、このグロープラグ
１０は、二種類の発熱体とそのリード部とからなる抵抗
体１１をたとえば窒化ケイ素(Si3N4) 等の絶縁性セラミ
ック材からなる本体部分に埋設してなる棒状セラミック
ヒータ１２と、このヒータ１２を先端部において保持す
る略管状を呈する金属製ホルダ１３とを備えている。
【００１２】そして、このホルダ１２後端側には、合成
樹脂材等からなる絶縁ブッシュ１４を介して外部接続端
子１５が嵌め込まれて保持され、またこの外部接続端子
１５の内方端は、前記セラミックヒータ１２の後端部に
フレキシブルワイヤ等の金属導線１６を介して接続され
ている。なお、図中１６ａは金属導線１６に嵌装された
絶縁性スリーブ、さらに１３ａはホルダ１３外周に形成
されたねじ部で、図示しないエンジンシリンダヘッド側
のねじ孔に螺合され、ヒータ１２先端を副燃焼室（燃焼
室）内に突出させた状態で配置させるためのものであ
る。
樹脂材等からなる絶縁ブッシュ１４を介して外部接続端
子１５が嵌め込まれて保持され、またこの外部接続端子
１５の内方端は、前記セラミックヒータ１２の後端部に
フレキシブルワイヤ等の金属導線１６を介して接続され
ている。なお、図中１６ａは金属導線１６に嵌装された
絶縁性スリーブ、さらに１３ａはホルダ１３外周に形成
されたねじ部で、図示しないエンジンシリンダヘッド側
のねじ孔に螺合され、ヒータ１２先端を副燃焼室（燃焼
室）内に突出させた状態で配置させるためのものであ
る。
【００１３】また、上述したセラミックヒータ１２は、
断面が略楕円状を呈し、前記抵抗体１１を金型内に保持
した状態で充填されるセラミック粉末を成形、焼結した
り、あるいは一対の成形後のセラミック棒の接合面間に
抵抗体１１を挾み込んだ状態で加圧焼結したりすること
で形成される。この場合、このセラミックヒータ１２の
断面形状を略楕円形状としたのは、円形に比べセラミッ
ク材の密度を向上させ、その強度、絶縁性、熱伝導率を
より効果的とするためで、これに限定されるものではな
い。さらに、このセラミックヒータ１２の材質として
は、絶縁性、熱伝導率の優れたシリコン系非酸化物、た
とえば窒化ケイ素等のようなシリコン系窒化物などが望
ましい。
断面が略楕円状を呈し、前記抵抗体１１を金型内に保持
した状態で充填されるセラミック粉末を成形、焼結した
り、あるいは一対の成形後のセラミック棒の接合面間に
抵抗体１１を挾み込んだ状態で加圧焼結したりすること
で形成される。この場合、このセラミックヒータ１２の
断面形状を略楕円形状としたのは、円形に比べセラミッ
ク材の密度を向上させ、その強度、絶縁性、熱伝導率を
より効果的とするためで、これに限定されるものではな
い。さらに、このセラミックヒータ１２の材質として
は、絶縁性、熱伝導率の優れたシリコン系非酸化物、た
とえば窒化ケイ素等のようなシリコン系窒化物などが望
ましい。
【００１４】また、図中１７はセラミックヒータ１２の
長手方向中央部に嵌装して固定された補強用の金属製パ
イプで、ヒータ１２の断面形状に合わせた内孔を有し、
ヒータ１２の外周部に形成したニッケル等の金属メタラ
イズ層により銀ろう付けなどにより固着されている。な
お、図中１８，１９はヒータ１２の中央部後端寄りの部
分と後端部とに嵌装され金属メタライズ層を介して銀ろ
う付けされているターミナルキャップで、一方はリード
部１８ａを介して金属製パイプ１７に接続され、さらに
ろう付け等によりホルダ１３にアース接続されるととも
に、他方が前記金属導線１６と陽極接続されている。
長手方向中央部に嵌装して固定された補強用の金属製パ
イプで、ヒータ１２の断面形状に合わせた内孔を有し、
ヒータ１２の外周部に形成したニッケル等の金属メタラ
イズ層により銀ろう付けなどにより固着されている。な
お、図中１８，１９はヒータ１２の中央部後端寄りの部
分と後端部とに嵌装され金属メタライズ層を介して銀ろ
う付けされているターミナルキャップで、一方はリード
部１８ａを介して金属製パイプ１７に接続され、さらに
ろう付け等によりホルダ１３にアース接続されるととも
に、他方が前記金属導線１６と陽極接続されている。
【００１５】本発明によれば、上述した構成によるセラ
ミックヒータ型グロープラグ１０において、絶縁性セラ
ミック材による棒状セラミックヒータ１２内でその先端
側に、図１および図２から明らかなように、導電性セラ
ミック材として導電性サイアロンにより略Ｕ字状を呈す
るように形成されている第１の発熱体２０を、発熱用抵
抗体として埋設するとともに、該ヒータ１２の後端側で
第１の発熱体２０の両端部にそれぞれ直列に接続される
電力制御用の抵抗体として、この第１の発熱体２０より
も正の抵抗温度係数の大きな金属材、たとえばタングス
テン（Ｗ）による第２の発熱体２１，２１を埋設するこ
とにより、セラミックヒータ１２を構成したところに特
徴を有している。
ミックヒータ型グロープラグ１０において、絶縁性セラ
ミック材による棒状セラミックヒータ１２内でその先端
側に、図１および図２から明らかなように、導電性セラ
ミック材として導電性サイアロンにより略Ｕ字状を呈す
るように形成されている第１の発熱体２０を、発熱用抵
抗体として埋設するとともに、該ヒータ１２の後端側で
第１の発熱体２０の両端部にそれぞれ直列に接続される
電力制御用の抵抗体として、この第１の発熱体２０より
も正の抵抗温度係数の大きな金属材、たとえばタングス
テン（Ｗ）による第２の発熱体２１，２１を埋設するこ
とにより、セラミックヒータ１２を構成したところに特
徴を有している。
【００１６】ここで、上述した第１の発熱体２０を形成
する導電性セラミック材として、たとえば窒化ケイ素(S
i3N4) を主成分とするβサイアロンまたはαとβとの混
相しているサイアロンに、導電性付与材としての窒化チ
タン(TiN) の含有量を増減することで、その固有抵抗を
任意に選択して用いることができるサイアロン(SiAlON)
等を用いるとよい。すなわち、上述したサイアロンに対
し、TiN を約２０％以上添加すると、導電性を有するこ
と（いわゆる導電性サイアロン）が確認されており、ま
たそれ以上加えることにより固有抵抗値が連続的に変化
することが知られており、上述したTiN の含有率を選択
したものを適宜利用すればよい。このとき、導電性サイ
アロンの抵抗温度係数は、TiN 量と抵抗比との関係によ
って決定されるものであり、この導電性サイアロンによ
る第１の発熱体２０の正の抵抗温度係数を、常温２０℃
での抵抗値と１０００℃における抵抗値との比、すなわ
ち温度−抵抗特性が｛（Ｒ1000／Ｒ20）＜３｝のように
３よりも小さい値となるように設定すればよい。
する導電性セラミック材として、たとえば窒化ケイ素(S
i3N4) を主成分とするβサイアロンまたはαとβとの混
相しているサイアロンに、導電性付与材としての窒化チ
タン(TiN) の含有量を増減することで、その固有抵抗を
任意に選択して用いることができるサイアロン(SiAlON)
等を用いるとよい。すなわち、上述したサイアロンに対
し、TiN を約２０％以上添加すると、導電性を有するこ
と（いわゆる導電性サイアロン）が確認されており、ま
たそれ以上加えることにより固有抵抗値が連続的に変化
することが知られており、上述したTiN の含有率を選択
したものを適宜利用すればよい。このとき、導電性サイ
アロンの抵抗温度係数は、TiN 量と抵抗比との関係によ
って決定されるものであり、この導電性サイアロンによ
る第１の発熱体２０の正の抵抗温度係数を、常温２０℃
での抵抗値と１０００℃における抵抗値との比、すなわ
ち温度−抵抗特性が｛（Ｒ1000／Ｒ20）＜３｝のように
３よりも小さい値となるように設定すればよい。
【００１７】しかし、このような導電性セラミック材と
しては、上述した導電性サイアロンに限定されず、要は
高温状態（たとえば１２００℃程度まで）でも性能的に
安定し、第２の発熱体２１よりも抵抗温度係数が相対的
に小さく、しかも耐熱衝撃性等に優れてなるセラミック
材であればよく、たとえばSiC および周期律表の４ａ
族、５ａ族または６ａ族元素の炭化物、ホウ化物、窒化
物または炭窒化物等の非酸化物導電材の群から選ばれた
一種以上と焼結結合材であるAlまたはAl化合物等を含有
するサイアロン焼結体が考えられる。なお、このような
導電性セラミック材による第１の発熱体２０を、絶縁性
セラミック材中に埋設する際には、導電性セラミック材
を粉末状態のままで混入したり、予め成形したものを埋
設してもよいものである。
しては、上述した導電性サイアロンに限定されず、要は
高温状態（たとえば１２００℃程度まで）でも性能的に
安定し、第２の発熱体２１よりも抵抗温度係数が相対的
に小さく、しかも耐熱衝撃性等に優れてなるセラミック
材であればよく、たとえばSiC および周期律表の４ａ
族、５ａ族または６ａ族元素の炭化物、ホウ化物、窒化
物または炭窒化物等の非酸化物導電材の群から選ばれた
一種以上と焼結結合材であるAlまたはAl化合物等を含有
するサイアロン焼結体が考えられる。なお、このような
導電性セラミック材による第１の発熱体２０を、絶縁性
セラミック材中に埋設する際には、導電性セラミック材
を粉末状態のままで混入したり、予め成形したものを埋
設してもよいものである。
【００１８】また、上述した第２の発熱体２１，２１と
しては、上述した第１の発熱体２０を形成する導電性サ
イアロンに比べて相対的に正の抵抗温度係数が、上述し
た温度−抵抗特性において｛（Ｒ1000／Ｒ20）＞３｝と
なるように設定し得るタングステン（Ｗ）線材で形成す
るとよい。すなわち、第２の発熱体２１，２１を形成す
る金属材として、常温２０℃での抵抗値と１０００℃に
おける抵抗値との比が３よりも大きい正の抵抗温度係数
をもつものを用いるとよい。
しては、上述した第１の発熱体２０を形成する導電性サ
イアロンに比べて相対的に正の抵抗温度係数が、上述し
た温度−抵抗特性において｛（Ｒ1000／Ｒ20）＞３｝と
なるように設定し得るタングステン（Ｗ）線材で形成す
るとよい。すなわち、第２の発熱体２１，２１を形成す
る金属材として、常温２０℃での抵抗値と１０００℃に
おける抵抗値との比が３よりも大きい正の抵抗温度係数
をもつものを用いるとよい。
【００１９】図中２２，２３は前記第２の発熱体２１，
２１の後端部から前記各ターミナルキャップ１８，１９
に接続されるように延設されているリード部である。ま
た、上述した第２の発熱体２１，２１は、上述した第１
の発熱体２０の両端部と各リード部２２，２３の先端部
とに、それぞれ巻き付けられた状態で接続され、かつヒ
ータ１２の長手方向に沿って螺旋状に形成されて該ヒー
タ１２内に埋設されている。
２１の後端部から前記各ターミナルキャップ１８，１９
に接続されるように延設されているリード部である。ま
た、上述した第２の発熱体２１，２１は、上述した第１
の発熱体２０の両端部と各リード部２２，２３の先端部
とに、それぞれ巻き付けられた状態で接続され、かつヒ
ータ１２の長手方向に沿って螺旋状に形成されて該ヒー
タ１２内に埋設されている。
【００２０】しかし、このような接続手法にはこれに限
定されず、第１の発熱体２０を形成する導電性サイアロ
ン中に埋め込んで接続するようにしてもよい。これはリ
ード部２２，２３側でも同様であり、その材質によって
適宜の接続手法が考えられる。なお、この実施例では、
リード部２２，２３として、ワイヤ状のものを例示して
いる。このようなリード部２２，２３には、充分に線径
の大きいタングステン等を用いるとよい。
定されず、第１の発熱体２０を形成する導電性サイアロ
ン中に埋め込んで接続するようにしてもよい。これはリ
ード部２２，２３側でも同様であり、その材質によって
適宜の接続手法が考えられる。なお、この実施例では、
リード部２２，２３として、ワイヤ状のものを例示して
いる。このようなリード部２２，２３には、充分に線径
の大きいタングステン等を用いるとよい。
【００２１】このような構成による本発明によるセラミ
ックヒータ１２によれば、通電初期においてはセラミッ
クヒータ１２先端側の第１の発熱体２０に対し大電力を
供給し、急速に発熱させて速熱型としての性能を発揮さ
せ得るとともに、所定時間経過後において第１の発熱体
２０への通電電力を、セラミックヒータ１２後端側に埋
設した電力制御用抵抗体となる第２の発熱体２１，２１
により制御し、速熱型としての機能を発揮し得るととも
に、長時間にわたるアフターグローを行なうことが可能
となる。
ックヒータ１２によれば、通電初期においてはセラミッ
クヒータ１２先端側の第１の発熱体２０に対し大電力を
供給し、急速に発熱させて速熱型としての性能を発揮さ
せ得るとともに、所定時間経過後において第１の発熱体
２０への通電電力を、セラミックヒータ１２後端側に埋
設した電力制御用抵抗体となる第２の発熱体２１，２１
により制御し、速熱型としての機能を発揮し得るととも
に、長時間にわたるアフターグローを行なうことが可能
となる。
【００２２】また、本実施例では、セラミックヒータ１
２において、第１および第２の発熱体２０，２１を、金
属製ホルダ１３先端部に保持するための金属製パイプ１
７よりも外方に位置するように配設しており、これによ
り両発熱体２０，２１の温度上昇によって、ヒータ１２
とパイプ１７との接合部や、ターミナルキャップ１８，
１９との接合部などに悪影響が及ばないようにし、また
電力制御用抵抗体としての第２の発熱体２１，２１部分
でのパイプ１７を介したホルダ１３側への伝熱を抑制
し、所要の温度上昇状態を得て電力制御機能を発揮し得
るように構成しており、その利点は明かであろう。
２において、第１および第２の発熱体２０，２１を、金
属製ホルダ１３先端部に保持するための金属製パイプ１
７よりも外方に位置するように配設しており、これによ
り両発熱体２０，２１の温度上昇によって、ヒータ１２
とパイプ１７との接合部や、ターミナルキャップ１８，
１９との接合部などに悪影響が及ばないようにし、また
電力制御用抵抗体としての第２の発熱体２１，２１部分
でのパイプ１７を介したホルダ１３側への伝熱を抑制
し、所要の温度上昇状態を得て電力制御機能を発揮し得
るように構成しており、その利点は明かであろう。
【００２３】このような構成によれば、自己温度制御型
のグロープラグ１０を、必要最小限の部品点数によって
簡単にしかも安価に形成し得るばかりでなく、セラミッ
クヒータ１２先端の発熱部分がセラミック材のみで構成
されるために、耐熱強度や耐久性の面で優れ、長時間に
わたるアフターグローが可能で、また該セラミック部分
のみが発熱するために、無駄な電力消費がなく、耐熱強
度面での信頼性を確保できる等の利点を奏する。
のグロープラグ１０を、必要最小限の部品点数によって
簡単にしかも安価に形成し得るばかりでなく、セラミッ
クヒータ１２先端の発熱部分がセラミック材のみで構成
されるために、耐熱強度や耐久性の面で優れ、長時間に
わたるアフターグローが可能で、また該セラミック部分
のみが発熱するために、無駄な電力消費がなく、耐熱強
度面での信頼性を確保できる等の利点を奏する。
【００２４】なお、上述した実施例では、第２の発熱体
２１，２１として、第１の発熱体２０を形成する導電性
セラミック材としての導電性サイアロンに比べ、正の抵
抗温度係数が大きくなるように、常温２０℃での抵抗値
と１０００℃における抵抗値との比を表す温度−抵抗特
性において｛（Ｒ1000／Ｒ20）＞３｝の関係を満足でき
る大きい値をもつタングステン（Ｗ）線材で形成した場
合を示したが、これに限定されず、上述した第１の発熱
体２０を形成する導電性セラミック材よりも正の抵抗温
度係数が、上述した関係を維持できる程度に大きい金属
材、たとえばタングステン合金材等で形成してもよいこ
とは言うまでもない。また、本発明は上述した実施例構
造に限定されず、グロープラグ１０各部の形状、構造等
を、適宜変形、変更することは自由であり、種々の変形
例が考えられよう。
２１，２１として、第１の発熱体２０を形成する導電性
セラミック材としての導電性サイアロンに比べ、正の抵
抗温度係数が大きくなるように、常温２０℃での抵抗値
と１０００℃における抵抗値との比を表す温度−抵抗特
性において｛（Ｒ1000／Ｒ20）＞３｝の関係を満足でき
る大きい値をもつタングステン（Ｗ）線材で形成した場
合を示したが、これに限定されず、上述した第１の発熱
体２０を形成する導電性セラミック材よりも正の抵抗温
度係数が、上述した関係を維持できる程度に大きい金属
材、たとえばタングステン合金材等で形成してもよいこ
とは言うまでもない。また、本発明は上述した実施例構
造に限定されず、グロープラグ１０各部の形状、構造等
を、適宜変形、変更することは自由であり、種々の変形
例が考えられよう。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るセラミ
ックヒータ型グロープラグによれば、セラミックヒータ
の本体部分を形成する絶縁性セラミック材中に埋設する
抵抗体を、常温２０℃での抵抗値と１０００℃における
抵抗値との比が３よりも小さい正の抵抗温度係数をもつ
導電性セラミック材により形成された第１の発熱体と、
この第１の発熱体よりも正の抵抗温度係数が大きくなる
ように常温２０℃での抵抗値と１０００℃における抵抗
値との比が３よりも大きい正の抵抗温度係数をもつ金属
材により形成され前記第１の発熱体に直列に接続された
第２の発熱体とによって構成することにより、セラミッ
クヒータを形成しているから、簡単かつ安価な構成にも
かかわらず、以下に述べる優れた効果を奏する。
ックヒータ型グロープラグによれば、セラミックヒータ
の本体部分を形成する絶縁性セラミック材中に埋設する
抵抗体を、常温２０℃での抵抗値と１０００℃における
抵抗値との比が３よりも小さい正の抵抗温度係数をもつ
導電性セラミック材により形成された第１の発熱体と、
この第１の発熱体よりも正の抵抗温度係数が大きくなる
ように常温２０℃での抵抗値と１０００℃における抵抗
値との比が３よりも大きい正の抵抗温度係数をもつ金属
材により形成され前記第１の発熱体に直列に接続された
第２の発熱体とによって構成することにより、セラミッ
クヒータを形成しているから、簡単かつ安価な構成にも
かかわらず、以下に述べる優れた効果を奏する。
【００２６】本発明によれば、発熱用抵抗体としての第
１の発熱体を導電性セラミック材によって形成している
から、セラミックヒータにおいて特に先端発熱部分での
耐熱強度面で優れ、耐久性を向上させることが可能で、
長時間にわたるアフターグローを行ううえで効果を発揮
し得るものである。
１の発熱体を導電性セラミック材によって形成している
から、セラミックヒータにおいて特に先端発熱部分での
耐熱強度面で優れ、耐久性を向上させることが可能で、
長時間にわたるアフターグローを行ううえで効果を発揮
し得るものである。
【００２７】このような本発明によれば、通電初期にお
いてはセラミックヒータ先端側の第１の発熱体に対し大
電力を供給し、急速に発熱させて速熱型としての性能を
発揮させ得るとともに、所定時間経過後において第１の
発熱体への通電電力を、セラミックヒータ後端側に埋設
した電力制御用抵抗体となる第２の発熱体により制御
し、迅速な赤熱化を得て速熱型としての機能を発揮し得
るとともに、適切な飽和温度特性が得られ、自己温度制
御型としての機能を発揮させることができ、またエンジ
ンの排気、騒音対策としての長時間にわたるアフターグ
ローを行えるセラミックヒータを得ることができる。
いてはセラミックヒータ先端側の第１の発熱体に対し大
電力を供給し、急速に発熱させて速熱型としての性能を
発揮させ得るとともに、所定時間経過後において第１の
発熱体への通電電力を、セラミックヒータ後端側に埋設
した電力制御用抵抗体となる第２の発熱体により制御
し、迅速な赤熱化を得て速熱型としての機能を発揮し得
るとともに、適切な飽和温度特性が得られ、自己温度制
御型としての機能を発揮させることができ、またエンジ
ンの排気、騒音対策としての長時間にわたるアフターグ
ローを行えるセラミックヒータを得ることができる。
【００２８】また、グロープラグにおいてセラミックヒ
ータ部分のみで発熱することから、余分な個所での発熱
は不要で、無駄な電力消費がなく、耐熱強度等での信頼
性の面でも優れている等の利点もある。
ータ部分のみで発熱することから、余分な個所での発熱
は不要で、無駄な電力消費がなく、耐熱強度等での信頼
性の面でも優れている等の利点もある。
【図１】 本発明に係るセラミックヒータ型グロープラ
グの一実施例を示し、要部とするセラミックヒータ部分
を拡大した概略断面図である。
グの一実施例を示し、要部とするセラミックヒータ部分
を拡大した概略断面図である。
【図２】 図１におけるセラミックヒータを用いたグロ
ープラグ全体の概略構成を示す概略断面図である。
ープラグ全体の概略構成を示す概略断面図である。
１０…セラミックヒータ型グロープラグ、１１…抵抗
体、１２…セラミックヒータ、１３…金属製ホルダ、１
５…外部接続端子、１７…金属製パイプ、２０…導電性
セラミック材による第１の発熱体、２１…金属材からな
る第２の発熱体、２２…リード部、２３…リード部。
体、１２…セラミックヒータ、１３…金属製ホルダ、１
５…外部接続端子、１７…金属製パイプ、２０…導電性
セラミック材による第１の発熱体、２１…金属材からな
る第２の発熱体、２２…リード部、２３…リード部。
Claims (2)
- 【請求項１】 抵抗体を絶縁性セラミック材中に埋設す
ることにより形成される棒状セラミックヒータを備えて
いるセラミックヒータ型グロープラグにおいて、 前記抵抗体を、常温２０℃での抵抗値と１０００℃にお
ける抵抗値との比が３よりも小さい正の抵抗温度係数を
もつ導電性セラミック材により形成され前記セラミック
ヒータ先端側に埋設された第１の発熱体と、この第１の
発熱体よりも正の抵抗温度係数が大きくなるように常温
２０℃での抵抗値と１０００℃における抵抗値との比が
３よりも大きい正の抵抗温度係数をもつ金属材により形
成され前記第１の発熱体に直列に接続された第２の発熱
体とによって構成したことを特徴とするセラミックヒー
タ型グロープラグ。 - 【請求項２】 請求項１記載のセラミックヒータ型グロ
ープラグにおいて、 前記セラミックヒータの本体部分を、窒化ケイ素系の絶
縁性セラミック材で形成するとともに、 前記第１の発熱体を、窒化チタンを含有する窒化ケイ素
を主成分とする導電性サイアロンであって、前記窒化チ
タンの含有率を変えることにより常温２０℃での抵抗値
と１０００℃における抵抗値との比が３よりも小さくな
るように正の抵抗温度係数をもたせた材料によって形成
したことを特徴とするセラミックヒータ型グロープラ
グ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3035128A JP3044630B2 (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | セラミックヒータ型グロープラグ |
| DE4203183A DE4203183C2 (de) | 1991-02-06 | 1992-02-05 | Glühkerze mit keramischer Heizeinrichtung |
| US08/042,833 US5362944A (en) | 1991-02-06 | 1993-04-05 | Glow plug with dual, dissimilar resistive heating elements in ceramic heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3035128A JP3044630B2 (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | セラミックヒータ型グロープラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04257615A JPH04257615A (ja) | 1992-09-11 |
| JP3044630B2 true JP3044630B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=12433297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3035128A Expired - Lifetime JP3044630B2 (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | セラミックヒータ型グロープラグ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5362944A (ja) |
| JP (1) | JP3044630B2 (ja) |
| DE (1) | DE4203183C2 (ja) |
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| DE4335292A1 (de) * | 1993-10-15 | 1995-04-20 | Beru Werk Ruprecht Gmbh Co A | Glühkerze |
| KR0143870B1 (ko) * | 1993-12-27 | 1998-07-01 | 사토 후미오 | 고열전도성 질화규소 구조부재 및 반도체 패키지, 히터, 서멀헤드 |
| BR9700466A (pt) * | 1996-03-29 | 1998-11-03 | Ngk Spark Plug Co | Aquecedor cerâmico |
| JPH10208853A (ja) * | 1996-11-19 | 1998-08-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ、およびその製造方法 |
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| US6025579A (en) * | 1996-12-27 | 2000-02-15 | Jidosha Kiki Co., Ltd. | Ceramic heater and method of manufacturing the same |
| KR0183533B1 (ko) * | 1997-03-03 | 1999-04-15 | 재단법인한국화학연구소 | 글로우 플러그용 세라믹 발열체 |
| DE19908764C2 (de) * | 1998-02-20 | 2002-10-24 | Bosch Braking Systems Co | Keramikheizeinsätze oder Keramikglühkerzen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
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| JP4572492B2 (ja) | 2000-11-13 | 2010-11-04 | ボッシュ株式会社 | セラミックスグロープラグおよびその製造方法 |
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| JP2003059624A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ヒータ |
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| JP4553529B2 (ja) * | 2001-08-28 | 2010-09-29 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックヒータ及びそれを用いたグロープラグ |
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| EP2667686B1 (en) | 2011-01-20 | 2019-03-13 | Kyocera Corporation | Heater and glow plug provided with same |
| KR101514974B1 (ko) * | 2011-08-29 | 2015-04-24 | 쿄세라 코포레이션 | 히터 및 이것을 구비한 글로우 플러그 |
| EP2914057B1 (en) * | 2012-10-29 | 2017-12-20 | Kyocera Corporation | Heater and glow plug equipped with same |
| EP3180998B1 (en) | 2012-12-28 | 2021-07-07 | Philip Morris Products S.A. | Heating assembly for an aerosol generating system |
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| JP6370100B2 (ja) * | 2014-05-16 | 2018-08-08 | 日本特殊陶業株式会社 | 燃焼圧検知センサ付きのグロープラグ |
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| CN110699519A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-01-17 | 中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司 | 一种中小径异形管件热处理加热器 |
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1991
- 1991-02-06 JP JP3035128A patent/JP3044630B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-02-05 DE DE4203183A patent/DE4203183C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-04-05 US US08/042,833 patent/US5362944A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| DE4203183A1 (de) | 1992-08-13 |
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