JP4553529B2

JP4553529B2 - 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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Publication number: JP4553529B2
Application number: JP2001258302A
Authority: JP
Inventors: 雅人谷口; 史彦原口
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: US6737612B2; JP2003068428A; EP1288572B1; DE60225769T2; DE60225769D1; US20030042243A1; EP1288572A2; EP1288572A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックヒータとそれを用いたグロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記のようなグロープラグとして、筒状の主体金具の先端部内側に、棒状のセラミックヒータの先端部を突出させる形で配置したものが広く使用されている。セラミックヒータへの通電は、主体金具の後端部に設けられた金属軸（電源に接続される）と、該金属軸及びセラミックヒータを接続する金属リード部を介して行われる。従来のグロープラグにおいてセラミックヒータと金属リード部との接続は、以下のような種々の形態によりなされてきた。
▲１▼特開平１０−２０５７５３号公報：金属リード部の先端部を巻きまわしてコイル状の接続部を形成し、ヒータ端子が露出形成されたセラミックヒータの後端部をその内側に挿入して、両者をろう付けする。
▲２▼特開平４−２６８１１２号公報、特開昭６２−１４１４２３号公報、実公昭６０−３０６０８号公報：セラミックヒータの後端部に、ヒータ後端面と周側面部とを覆うキャップ状の接続金具を被せてろう付けし、この接続金具に金属リードの末端を接続する。
▲３▼特開２０００−３５６３４３号公報：セラミックヒータの後端面において金属リードの末端部を埋設する。
【０００３】
しかし、上記各従来技術には、以下のような問題がある。まず、近年、ディーゼルエンジンの多バルブ化及び部品の軽量化を図るために、グロープラグ用のセラミックヒータに関しても細径化の要請が高まりつつある。▲１▼に開示された構成では、セラミックヒータの外周面にコイル状の接続部がろう付けされることから、セラミックヒータを細径化しても該接続部が径方向にスペースを消費するために、コンパクト化の要請を必ずしも満たしきれない難点がある。また、主体金具とセラミックヒータとの周方向のクリアランスは一般に小さく、ここに導体で構成された接続部を配置することは短絡等の不良発生につながりやすい懸念もある。▲２▼に開示された構成の場合も、キャップ状の接続金具を使用するため、そのヒータ側周面部を覆う部位の存在により、同様の問題を生じうる。また、ヒータ端面を覆う部位と側周面部を覆う部位とが一体化されているために、熱応力に由来した拘束力がセラミック製のヒータに対して強く作用しやすく、割れ等の不具合につながりやすい問題がある。他方、▲３▼に開示された構成では、金属リードのセラミックヒータに対する接続部を別焼結体とする分だけ工数が余分にかかり、また、接続面積が不足しやすいため強度上の問題も生じやすい。
【０００４】
本発明の課題は、グロープラグ等に組み込んだ場合に短絡等の問題を生じにくく、加熱／冷却のサイクルが加わった場合でも、リード部とセラミック製のヒータ本体との接合状態を良好に保つことができ、しかも容易に製造可能なセラミックヒータと、それを用いたグロープラグとを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために本発明のセラミックヒータは、
絶縁性セラミックからなるセラミック基体中に、抵抗発熱体と、その抵抗発熱体に通電するための通電経路部とが埋設された棒状のヒータ本体を有するセラミックヒータにおいて、
抵抗発熱体はヒータ本体の軸線方向において先端部に埋設される一方、通電経路部は、該抵抗発熱体に先端が導通し、後端が該ヒータ本体の後端面に露出する形で軸線方向に埋設されてなり、さらに、
単一の板状に形成される電極取出部材が、通電経路部の露出領域を包含する形でヒータ本体の後端面の一部に対し、金属層を介して面接触形態にて接合されることにより、通電経路部と導通する一方、当該電極取出部材がヒータ本体の周側面部とは非接合とされたことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明のグロープラグは、上記のセラミックヒータと、該セラミックヒータのヒータ本体を周方向に取り囲むとともに、軸線方向においてヒータ本体の先端部を突出させる形にて配置される金属外筒と、
その金属外筒の軸線方向後端部に結合され、外周面に内燃機関への取付部が形成された主体金具と、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記本発明のグロープラグにおいては、電極取出部材が、通電経路部の露出領域を包含する形でヒータ本体の後端面の一部に対し、金属層を介して面接触形態にて接合されることにより、通電経路部と導通する。そして、該電極取出部材はヒータ本体の周側面部とは非接合とされているので、径方向に余分なスペースを消費せず、セラミックヒータひいてはグロープラグのコンパクト化、特に細径化に寄与する。また、主体金具とセラミックヒータとの周方向のクリアランスが小さい場合でも、該クリアランスからは電極取出部材を構成する導体部分が排除されているので、短絡等の心配がない。さらに、ヒータ端面を覆う部位に側周面部を覆う部位が一体化されていないため、加熱／冷却が繰り返された場合でもセラミックヒータの周側面に強い応力が集中しにくく、ひいてはヒータの割れ等を効果的に防止することができる。
【０００８】
そして、電極取出部材は、ヒータ後端面において面接触形態により導通接合されるので、接触面積を比較的大きく取ることができ、接合部の強度を確保しやすい。さらに、電極取出部材をろう付け接合等により簡単に接合することができ、工数も少なくて済む。
【０００９】
なお、本明細書の特許請求の範囲において各要件に付与した符号は、添付の図面の対応部分に付された符号を援用して用いたものであるが、あくまで発明の理解を容易にするために付与したものであり、特許請求の範囲における各構成要件の概念を何ら限定するものではない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明のグロープラグの一例を、その内部構造とともに示すものである。該グロープラグ５０はセラミックヒータ１を有する。具体的には、筒状の主体金具４と、主体金具４の軸線Ｏ方向における先端部内側に、自身の先端部を突出させる形で配置された棒状のヒータ本体２と、該ヒータ本体２に通電するために、主体金具４の後端部内側に軸線Ｏ方向に挿入された金属軸６とを備えている。また、金属軸６の先端部と、ヒータ本体２の後端部外周面に形成された電気接続部１２ａとを接続するリード部１７が設けられている。本実施形態では、ヒータ本体２の先端部が突出するようにその外周面を覆う金属外筒３が設けられ、主体金具４は、その金属外筒３を外側から覆うものとされている。
【００１１】
主体金具４の外周面には、図示しないエンジンブロックにグロープラグ５０を固定するための、取付部としてのねじ部５が形成されている。なお、主体金具４は金属外筒３に対し、例えば両者の内外周面の隙間を充填する形でろう付けするか、あるいは主体金具４の先端側開口内縁と金属外筒３の外周面とを全周レーザー溶接する形で固定される。
【００１２】
図２に示すように、ヒータ本体２は、絶縁性セラミックからなるセラミック基体１３中に抵抗発熱体１１が埋設された棒状のセラミックヒータ素子として構成されている。抵抗発熱体１１はヒータ本体２に対し、軸線Ｏ方向において先端部に埋設される。また、通電経路部１２，１２は、抵抗発熱体１１に先端が導通し、後端が該ヒータ本体２の後端面２ｒに露出する形で軸線Ｏ方向に埋設される。
そして、金属製の電極取出部材２６，２７が、通電経路部１２，１２の露出領域を包含する形でヒータ本体２の後端面２ｒの一部に対し、金属層（ろう材層）３６，３７を介して面接触形態にて接合されることにより、通電経路部１２，１２と導通してなる。他方、当該電極取出部材２６，２７は、ヒータ本体２の周側面部２ｓとは非接合とされている。
【００１３】
抵抗発熱体１１は通電経路部１２，１２が対をなす形で設けられ、それら通電経路部１２，１２の各後端が該ヒータ本体２の後端面２ｒに露出してなり、電極取出部材２６，２７は、該通電経路部１２，１２のそれぞれに対応するものが、互いに絶縁された状態にて後端面２ｒに接合されてなる。このうち一方のものに電極取出部材２６が接合され、リード部１７を介して金属軸６に電気的に接続されている。また、他方のものには電極取出部材２７が接合され、リード部１６を介して金属外筒３に電気的に接合されている。
【００１４】
電極取出部材２６，２７はいずれも板状に構成されてなる。本実施形態では、いずれも通電のためのリード部１７，１６が一体化された単一の板状部材として構成され、部品点数の削減が図られている。図２に示す実施形態では、電極取出部材２６，２７はいずれも半月状に形成され、その外形線の一部なす直線状の弦部２６ｙ，２７ｙ間に一定の間隔を形成した状態にて対向配置されてなる。そして、電極取出部材２７は、その円弧状の外縁部に長い板状のリード部１７の先端部が一体化され、電極取出部材２７との接続位置にて後方側に曲げ返されるとともに、軸線Ｏ方向に沿って延び、図１に示すように末端が金属軸６の前端部に抵抗溶接等により接合されている。
【００１５】
他方、電極取出部材２６の円弧状の外縁部からは、リード部１６が半径方向外向きに延出し、金属外筒３にその末端部が抵抗溶接等により接合されている。本実施形態では金属外筒３は、内周面が後端部において拡径されることにより、ヒータ本体２の後端部外周面と金属外筒３の後端部内周面との間にはクリアランスＧが形成されている。そして、リード部１６はこのクリアランスＧを経て側方に延び、後方側に曲げ返された末端部の外周面にて金属外筒３の内周面に固着されている。
【００１６】
次に、ヒータ本体２は、絶縁性セラミックからなるセラミック基体１３中に導電性セラミックからなるセラミック抵抗体ユニット１０が埋設されている。セラミック抵抗体ユニット１０は、第一導電性セラミックからなり、ヒータ本体２の先端部に配置される第一抵抗体部分１１と、各々該第一抵抗体部分１１の後方側において、ヒータ本体２の軸線Ｏ方向に延伸する形で配置され、先端部が第一抵抗体部分１１の通電方向における両端部にそれぞれ接合されるとともに、第一導電性セラミックよりも抵抗率が低い第二導電性セラミックからなる１対の第二抵抗体部分１２，１２とを有する。そして、第一抵抗体部分１１が抵抗発熱体を、第二抵抗体部分１２，１２が通電経路部をそれぞれ構成する。第二抵抗体部分１２，１２は、軸線Ｏ方向後端部においてヒータ本体２の後端面に露出している。
この構造では、ヒータ本体２をオールセラミックにて構成できるので、製造工数の削減を図ることができる。
【００１７】
セラミック基体１３を構成する絶縁性セラミックとして、本実施形態では窒化珪素質セラミックが採用されている。窒化珪素質セラミックの組織は、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を主成分とする主相粒子が、後述の焼結助剤成分等に由来した粒界相により結合された形態のものである。なお、主相は、ＳｉあるいはＮの一部が、ＡｌあるいはＯで置換されたもの、さらには、相中にＬｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙ等の金属原子が固溶したものであってもよい。
【００１８】
窒化珪素質セラミックには、周期律表の３Ａ、４Ａ、５Ａ、３Ｂ（例えばＡｌ）及び４Ｂ（例えばＳｉ）の各族の元素群及びＭｇから選ばれる少なくとも１種を前記のカチオン元素として、焼結体全体における含有量にて、酸化物換算で１〜１０質量％含有させることができる。これら成分は主に酸化物の形で添加され、焼結体中においては、主に酸化物あるいはシリケートなどの複合酸化物の形態にて含有される。焼結助剤成分が１質量％未満では緻密な焼結体が得にくくなり、１０質量％を超えると強度や靭性あるいは耐熱性の不足を招く。焼結助剤成分の含有量は、望ましくは２〜８質量％とするのがよい。焼結助剤成分として希土類成分を使用する場合、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕを用いることができる。これらのうちでもＴｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂは、粒界相の結晶化を促進し、高温強度を向上させる効果があるので好適に使用できる。
【００１９】
次に、セラミック抵抗体ユニット１０を構成する第一抵抗体部分１１及び第二抵抗体部分１２，１２は、前記した通り電気抵抗率の異なる導電性セラミックにて構成されている。両導電性セラミックの電気抵抗率を互いに異なるものとする方法は特に限定されず、例えば、
▲１▼同種の導電性セラミック相を用いつつ、その含有量を互いに異ならせる方法；
▲２▼電気抵抗率の異なる異種の導電性セラミック相を採用する方法；
▲３▼▲１▼と▲２▼の組合せによる方法；
等、種々例示できるが、本実施形態では▲１▼の方法を採用している。
【００２０】
導電性セラミック相としては、例えば、炭化タングステン（ＷＣ）、二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ_２）及び二珪化タングステン（ＷＳｉ_２）等、周知のものを採用できる。本実施形態ではＷＣを採用している。なお、セラミック基体１３との線膨張係数差を縮小して耐熱衝撃性を高めるために、セラミック基体１３の主成分となる絶縁性セラミック相、ここでは窒化珪素質セラミック相を配合することができる。従って、絶縁性セラミック相と導電性セラミック相との含有比率を変化させることにより、抵抗体部分を構成する導電性セラミックの電気抵抗率を所望の値に調整することができる。
【００２１】
具体的には、抵抗発熱部をなす第一抵抗体部分１１の材質である第一導電性セラミックは、導電性セラミック相の含有率を１０〜２５体積％、残部を絶縁性セラミック相とするのがよい。導電性セラミック相の含有率が２５体積％を超えると、導電率が高くなりすぎて十分な発熱量が期待できなくなり、１０体積％未満になると逆に導電率が低くなりすぎ、同様に発熱量が十分に確保できなくなる。
【００２２】
他方、第二抵抗体部分１２，１２は、その第一抵抗体部分１１に対する導通経路となるものであり、その材質である第二導電性セラミックは導電性セラミック相の含有率を１５〜３０体積％、残部を絶縁性セラミック相とするのがよい。導電性セラミック相の含有率が３０体積％を超えると焼成による緻密化が困難となり、強度不足を招きやすくなるほか、エンジン予熱のために通常使用される温度域に到達しても電気抵抗率の上昇が不十分となり、電流密度を安定化させるための自己飽和機能が実現できなくなる場合がある。他方、１５体積％未満では第二抵抗体部分１２，１２での発熱が大きくなりすぎて、第一抵抗体部分１１の発熱効率が悪化することにつながる。本実施形態では、第一導電性セラミック中のＷＣの含有率を１６体積％（５５質量％）、第二導電性セラミック中のＷＣの含有率を２０体積％（７０質量％）としている（残部いずれも窒化珪素質セラミック（焼結助剤含む）。
【００２３】
本実施形態においてセラミック抵抗体ユニット１０は、第一抵抗体部分１１がＵ字形状をなし、そのＵ字底部がヒータ本体２の先端側に位置するように配置され、第二抵抗体部分１２，１２は、該Ｕ字形状の第一抵抗体部分１１の両端部からそれぞれ軸線Ｏ方向に沿って後方に延伸する、互いに略平行な棒状部とされている。
【００２４】
セラミック抵抗体ユニット１０において第一抵抗体部分１１は、動作時に最も高温となるべき先端部１１ａに対して電流を集中するために、該先端部１１ａを両端部１１ｂ、１１ｂよりも細径としている。そして、第二抵抗体部分１２，１２との接合面１５は、その先端部１１ａよりも径大となった両端部１１ｂ、１１ｂに形成されている。
【００２５】
なお、抵抗発熱体１１への通電は、例えば図４に示すように、セラミック基体１３中に埋設されるＷ等の高融点金属線材からなる埋設リード線５１，５１を介して行なうこともできる（この場合、埋設リード線５１，５１が通電経路部を構成する）。ただし、この構造では、高温下でヒータ駆動用の電圧を印加したときに、埋設リード線５１を構成する金属原子が、その電界勾配による電気化学的な駆動力を受けてセラミック側に強制拡散する、いわゆるエレクトロマイグレーション効果の発生を考慮に入れる必要がある。しかし、図１及び図２に示す構成では埋設リード線が廃止され、電極取出部材２６，２７が、通電経路部を形成する第二抵抗体部分１２，１２の後端側露出部に接合されるのみで埋設形態とならないことから、上記エレクトロマイグレーション効果の影響を本質的に受けにくい利点がある。
【００２６】
次に、図１に示すように、主体金具４の内側において金属軸６は主体金具４と絶縁状態にて配置されている。本実施形態では、金属軸６の後端側外周面と主体金具４の内周面との間にセラミックリング３１を配置し、その後方側にガラス充填層３２を形成して固定する形としている。なお、セラミックリング３１の外周面には、径大部の形でリング側係合部３１ａが形成され、主体金具４の内周面後端寄りに、周方向段部の形で形成された金具側係合部４ｅに係合することで、軸線方向前方側への抜け止めがなされている。また、金属軸６のガラス充填層３２と接触する外周面部分には、ローレット加工等による凹凸が施されている（図では網掛けを描いた領域）。さらに、金属軸６の後端部は主体金具４の後方に延出し、その延出部に絶縁ブッシュ８を介して端子金具７がはめ込まれている。該端子金具７は、周方向の加締め部９により、金属軸６の外周面に対して導通状態で固定されている。
【００２７】
電極取出部材２６，２７は、ヒータ本体２の後端面に対しろう材層３６，３７を介して接合されている。このろう付けは、金属／セラミック接合のため、これに適した活性ろう材を用いるか、あるいはその活性金属成分を蒸着等によりセラミック側に付着させてメタライズし、その後通常のろう材を用いて接合する手法を採用することが望ましい。ろう材としてはＡｇ系あるいはＣｕ系の公知のものが使用でき、活性金属成分としてはＴｉ、Ｚｒ及びＨｆの１種又は２種以上を使用することができる。例えば、Ｃｕ系活性ろう材の組成としてＣｕ―５質量％Ｓｉ−３質量％Ｐｄ−２質量％Ｔｉを例示できる。
【００２８】
金属／セラミック接合の場合、接合される金属部分とセラミック部分との線膨張係数が大きく異なることから、ろう付け接合後の冷却時や、グロープラグ使用時における加熱／冷却サイクルの付加により、前述の通り、接合界面には大きな熱応力が集中しやすい。そこで、図３に示すように、板状に形成された電極取出部材２６，２７を、その第一主表面においてろう材層３６，３７と接する一方、第二主表面を含む少なくとも一部を、ろう材層３６，３７よりも線膨張係数の小さい低膨張率金属からなる低膨張率金属部６２とすることができる。このような低膨張率金属部６２を設けることにより、セラミック部分と直接接触しているろう材層３６，３７の大きな膨張／収縮を押さえ込むことができ、ひいては、接合界面に生ずる熱応力を緩和できるので耐久性向上に寄与する。本実施形態においては、製造上の便宜を図るため、電極取出部材２６，２７とともにリード部１６，１７もクラッド材により一体に形成している。
【００２９】
低膨張率金属部６２は、具体的には、１００℃〜２００℃の平均線膨張係数が２．０×１０^−６／℃以下のＦｅ基低膨張率金属からなるものを使用できる。このような低膨張率金属としては、いわゆるインバー効果の発現により低膨張率を実現したＦｅ基合金（Ｆｅ含有量４０質量％以上）を例示できる。インバー効果とは、室温での強磁性（反強磁性を含む）発現に伴う体積膨張が、格子振動に由来した熱的な体積変化を打ち消すことにより材料全体の線膨張係数が小さくなる現象をいい、Ｆｅ基合金の場合、特定組成のＮｉ、Ｃｏ、Ｐｄ及びＰｔ等を合金元素として含有するものに顕著に認められる。材料コストの観点においては、合金元素の主体としてＮｉ及びＣｏの一方又は双方を含有するものを使用するのがよく、また、必要十分な線膨張係数低減効果が得られる範囲内で、耐食性、強度や加工性などの機械的性質を改善するための副成分（例えばＣｒ、Ｓｉ、Ｃなど）を添加することが可能である。
【００３０】
これらの合金は、電極取出部材２６，２７の実使用時の最高到達温度（例えば７００〜９００℃）では必ずしも低膨張率とはならないが、磁気変態点以下では概して非常に小さな線膨張係数を示すため、室温と高温との間での熱履歴が加わる場合は膨張／収縮の総変位が小さくなり、特にろう付け接合時後の冷却時における接合部へのクラックあるいは剥離の発生を抑制する上で効果的である。従って、この効果をより確実に得るには、磁気変態点がなるべく高い金属（例えば６０℃以上）を使用することが望ましい。このようなＦｅ基合金の例として、以下のようなものがある：
・インバー（Ｆｅ―３６．５Ｎｉ、α＝１．２×１０^−６／℃、Ｔｃ＝２３２℃）；
・スーパーインバー（Ｆｅ―３２Ｎｉ−５Ｃｏ、α＝０．１×１０^−６／℃、Ｔｃ＝２２９℃）；
・コバール（Ｆｅ−２９Ｎｉ―１７Ｃｏ）；
・ステンレスインバー（Ｆｅ−５４Ｃｏ−９．５Ｃｒ、α＝０．１×１０^−６／℃、Ｔｃ＝１１７℃）；
・ノビナイト合金（Ｆｅ−３２Ｎｉ−５Ｃｏ−２．４Ｃ−２Ｓｉ、α＝１．８×１０^−６／℃、Ｔｃ＝３００℃）；
・ＬＥＸ合金（Ｆｅ―３６Ｎｉ−０．８Ｃ−０．６Ｓｉ、α＝１．９×１０^−６／℃、Ｔｃ＝２５０℃）；
（組成の単位は質量％、αは１００℃〜２００℃の平均線膨張係数、Ｔｃはキュリー点（磁気変態点））。
【００３１】
なお、図３においては、電極取出部材２６，２７の第一主表面を含む一部が、前記低膨張率金属部６２よりも軟質の金属よりなる軟質金属層６１とされたクラッド材にて構成されている。軟質金属層６１は、例えばＣｕ又はＣｕ合金にて構成できる。このような軟質金属層６１を設けておくと、仮にセラミック製のヒータ本体２との該線膨張係数差による相対変位が大きくなっても、軟質金属層６１が塑性変形して応力緩和が図られるので、接合部の剥離等が一層生じにくい。
【００３２】
上記グロープラグ５０は、ねじ部５においてディーゼルエンジンのエンジンブロックに取り付けられる。このときに、ヒータ本体２の発熱部となる先端部は、例えばエンジンの燃焼室に連通する渦流室内に位置決めされる。そして、端子金具７をバッテリーに接続することにより、金属軸６→リード部１７→ヒータ本体２→リード部１６→金属外筒３→主体金具４→エンジンブロック（→接地）の経路により通電され、抵抗発熱体１１が赤熱して渦流室の暖機を行なう。
【００３３】
セラミックヒータ１において電極取出部材２６，２７は、ヒータ本体２の周側面部２ｓとは非接合（本実施形態では周側面部２ｓを覆わない）形態とされているので、径方向に余分なスペースを消費せず、コンパクト化（特にヒータ本体２の細径化）に寄与する。また、加熱／冷却が繰り返された場合でもヒータ本体２の周側面に強い応力が集中しにくく、ひいては割れ等を効果的に防止することができる。さらに、金属外筒３（ひいては主体金具４）とヒータ本体２とのクリアランスＧ内から導体部分が排除されているので、短絡等の心配もない。また、各電極取出部材２６，２７は板状に形成され、その片側の主表面にてヒータ本体２の後端面に面接触形態により接合されるので、接触面積を比較的大きく取ることができ、接合部の強度を確保しやすい。また、電極取出部材２６，２７は、ろう付け接合等により簡単に接合することができ、工数も少なくて済む。
【００３４】
以下、本発明の変形例について説明する。まず、図１及び図２のグロープラグ５０においては、セラミックヒータ１への通電経路が主体金具４を介してエンジンブロックに接地する形で形成されていたが、主体金具４を通電経路形成に関与させない形で設けることもできる。図５に示すグロープラグ１５０はその一例を示すもので、主体金具４は、セラミックヒータ１を電気的に絶縁された形で保持するものとされる。図５においては、２つの通電経路部１２，１２に対し各々板状の電極取出部材１２６，１２６がろう材層３６，３６を介して接合され、互いに電気的に絶縁された２本のリード部６６，６６の先端がそれぞれ接続されている。これら２本のリード部６６，６６は、主体金具４の後端に形成された図示しない端子部につながっており、それら端子部を介してバッテリーから受電する。
【００３５】
また、図１及び図２のグロープラグ５０においては、リード部１６，１７が板状の電極取出部材２６，２７とともに単一部品を構成する形で一体化されていたが、該リード部は、電極取出部材に先端が接合される、通電用のリード線とすることができる。図５に示すグロープラグ１５０は、前記２本のリード部６６，６６が該リード線として電極取出部材１２６，１２６と別体に構成されている。
【００３６】
具体的には図６（ａ）に示すように、各電極取出部材１２６，１２６は板状に形成され、その第一主表面においてヒータ本体２の後端面２ｒに接合される。リード線６６，６６は先端部が側方に曲げ返されて接合端部６６ａ，６６ａとされ、該接合端部６６ａ，６６ａの側面において電極取出部材１２６，１２６の第二主表面に抵抗溶接等により接合されるとともに、リード線６６，６６の残余の本体部分が後方に延出する形で配置されてなる。なお、リード線６６，６６の先端部を曲げ返すことなく、その多面を電極取出部材１２６，１２６に直接接合してもよい。また、本実施形態においても、電極取出部材１２６，１２６を図３と同様のクラッド材にて構成することができる。
【００３７】
ここで、電極取出部材１２６，１２６は、いずれも金属／セラミック接合形態によりヒータ本体２にろう付け接合されてなり、活性ろう材を用いているとはいえ、あまり大きな接合強度は期待できない。この場合、接合端部６６ａ，６６ａの一部が電極取出部材１２６，１２６の外縁からはみ出していると、リード線６６，６６に引張力が作用したとき、接合端部６６ａ，６６ａは、電極取出部材１２６，１２６に対し片側の縁から順次めくり上げるような剥がし力を作用させることになる（以下、これを順次剥離モードという）。その結果、電極取出部材１２６，１２６のヒータ本体２からの剥がれ落ちが生じやすくなる。
【００３８】
そこで、図６（ｂ）に示すように、リード線６６，６６の接合端部６６ａ，６６ａを、電極取出部材１２６，１２６の第二主表面内に収まる形（つまり、接合端部６６ａ，６６ａが電極取出部材１２６，１２６の外縁からはみ出さない形）で溶接接合しておくと、上記のような順次剥離モードが生じにくくなり、電極取出部材１２６，１２６の剥がれ落ちを効果的に抑制することができる。この場合、図６（ｂ）に示すように、接合端部６６ａ，６６ａの長手方向において、該接合端部６６ａと電極取り出し部材１２６との溶接部Ｗは、リード線６６の本体部分が曲げ起こされている側の端縁が、第二主表面の外縁からの最短距離が０．３ｍｍ以上確保されるように位置調整しておくことが、上記順次剥離モードの発生抑制を図る上でより有効である。
【００３９】
なお、図６においては、電極取出部材１２６，１２６が図２と同様の半月型に形成され、接合端部６６ａ，６６ａは、対向する弦部１２６ｙ，１２６ｙと略直交する向きに配置されている。例えば、図７に示すように、接合端部６６ａ，６６ａを弦部１２６ｙ，１２６ｙと略平行な向きに配置すれば、各接合端部６６ａ，６６ａの長さ、ひいては溶接部の長さをより長くでき、リード線６６，６６と電極取出部材１２６，１２６との接合強度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のグロープラグの一実施例を示す縦断面図。
【図２】図１のヒータ本体の詳細を示す説明図。
【図３】電極取出部材をクラッド材にて構成した例を示す断面図。
【図４】導通経路部を埋設リード線にて構成したグロープラグの例を示す要部縦断面図。
【図５】セラミックヒータと主体金具とを絶縁形態にて配置したグロープラグの例を示す要部縦断面図。
【図６】図５の電極取出部材とリード線との接合形態の一例を示す説明図。
【図７】電極取出部材とリード線との接合形態の変形例を示す説明図。
【符号の説明】
１セラミックヒータ
２ヒータ本体
２ｒ後端面
２ｓ周側面部
３金属外筒
４主体金具
１０セラミック抵抗体
１１第一抵抗体部分（抵抗発熱体）
１２第二抵抗体部分（通電経路部）
１３セラミック基体
１６，１７リード部
２６，２７，１２６電極取出部材
３６，３７ろう材層
５０グロープラグ
５１埋設リード線（通電経路部）
６１軟質金属部
６２低膨張率金属部

Claims

絶縁性セラミックからなるセラミック基体（１３）中に、抵抗発熱体（１１）と、その抵抗発熱体（１１）に通電するための通電経路部（１２，５１）とが埋設された棒状のヒータ本体（２）を有するセラミックヒータにおいて、
前記抵抗発熱体（１１）は前記ヒータ本体（２）の軸線（Ｏ）方向において先端部に埋設される一方、前記通電経路部（１２，５１）は、該抵抗発熱体（１１）に先端が導通し、後端が該ヒータ本体（２）の後端面（２ｒ）に露出する形で軸線（Ｏ）方向に埋設されてなり、さらに、
単一の板状に形成された電極取出部材（２６，２７，１２６）が、前記通電経路部（１２，５１）の露出領域を包含する形で前記ヒータ本体（２）の前記後端面（２ｒ）の一部に対し、金属層を介して面接触形態にて接合されることにより、前記通電経路部（１２，５１）と導通する一方、当該電極取出部材（２６，２７，１２６）が前記ヒータ本体（２）の周側面部（２ｓ）とは非接合とされたことを特徴とするセラミックヒータ（１）。
前記電極取出部材（２６，２７）は、その第一主表面が前記ヒータ本体（２）の前記後端面（２ｒ）に接合する一方、第二主表面が前記ヒータ本体（２）へ通電するためのリード部（６６）に接続されることを特徴とする請求項１記載のセラミックヒータ（１）。
前記リード部（６６）の前記第二主表面に対する接続は抵抗溶接であることを特徴とする請求項２記載のセラミックヒータ（１）。
前記抵抗溶接個所は前記第二主表面内に収まるものであることを特徴とする請求項３に記載のセラミックヒータ（１）。
前記電極取出部材（２６，２７）は、これに通電するためのリード部（１７，１６）が一体化された単一の板状部材として構成されている請求項１に記載のセラミックヒータ（１）。
前記金属層がろう材層（３６，３７）である請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセラミックヒータ（１）。
前記電極取出部材（２６，２７）は、その第一主表面において前記ろう材層（３６，３７）と接する一方、第二主表面を含む少なくとも一部が、前記ろう材層（３６，３７）よりも線膨張係数の小さい低膨張率金属からなる低膨張率金属部（６２）とされている請求項６に記載のセラミックヒータ（１）。
前記電極取出部材（２６，２７）は、前記第一主表面を含む一部が前記低膨張率金属部（６２）よりも軟質の金属よりなる軟質金属層（６１）とされたクラッド材にて構成される請求項７に記載のセラミックヒータ（１）。
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のセラミックヒータ（１）と、該セラミックヒータ（１）の前記ヒータ本体（２）を周方向に取り囲むとともに、軸線（Ｏ）方向において前記ヒータ本体（２）の先端部を突出させる形にて配置される金属外筒（３）と、
その金属外筒（３）の軸線（Ｏ）方向後端部に結合され、外周面に内燃機関への取付部（５）が形成された主体金具（４）と、
を備えたことを特徴とするグロープラグ（５０）。