JP5837400B2 - セラミックヒータの製造方法及びグロープラグの製造方法 - Google Patents
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Description
また、「軸線に沿って延びる形状を有する絶縁基体」の形態としては、例えば、円柱状、楕円柱状、長円柱状、四角柱などの多角柱状などが挙げられる。但し、一部にくびれ部分や径大部分を有するものであっても良い。
また、半成形体のうち、第1成形体と未焼成発熱抵抗体の成形順序は、第1成形体を先に成形し、次いで、未焼成発熱抵抗体を成形しても良いし、これとは逆に、未焼成発熱抵抗体を先に成形し、次いで、第1成形体を成形しても良い。
また、半成形体のうちの第1成形体を構成する第1絶縁性セラミック粉末と第2成形体を構成する第2絶縁性セラミック粉末とは、同一の粉末を用いても良いし、製法や成分が異なる粉末を用いても良い。
そこで、このセラミックヒータの製造方法では、第2成形体成形工程において、半成形体の基端を通り、先端に向けて第2基体用混合物を射出している。これにより、先端側では、第2基体用混合物が比較的低温となるので、半成形体のうち、未焼成発熱抵抗体の未焼成曲げ返し部及びこの付近の第1成形体の表面が溶けだすおそれを小さくできる。従って、焼成後のセラミックヒータの性能の低下を抑制できる。
しかるに、このセラミックヒータの製造方法では、前側角θ1と後側角θ2とが、θ1≦θ2となる形態に、半成形体を成形している。これにより、第2成形体成形工程で射出され進行してきた第2基体用混合物が、半成形体の未焼成曲げ返し部に乗り越えた後に、未焼成曲げ返し部と第1成形体の成形体後側部との境界付近において、この成形体後側部に第2成形体が密着し易くしている。このため、第1成形体と第2成形体との界面に隙間が生じるのをさらに抑制でき、より耐久性の高いセラミックヒータを製造できる。
本実施形態に係るグロープラグ1は、図1に示すように、その軸線AXに沿う軸線方向HJのうち先端方向HS(図1において下方)に、通電により発熱するセラミックヒータ2を有する。
また、このセラミックヒータ2の基端側の部位を保持する筒状の主体金具3を有する。
この主体金具3は、自身の先端方向HSに位置し、セラミックヒータ2を保持するヒータ保持部材4と、このヒータ保持部材4の基端方向HKに位置する主体金具本体5とから構成されている。
このうち主体金具本体5は、軸線AXに沿って基端部5kから先端部5sまで延びる筒状をなしている。主体金具本体5の基端部5kには、六角断面形状の工具係合部5eが形成されている。また、主体金具本体5のうち、工具係合部5eよりも先端側の外周には、取付用のねじ部5fが形成されている。
一方、金属端子軸6の先端部6sは、筒状の接続リング9に挿入されて、これに溶接されている。また、この接続リング9には、他方でセラミックヒータ2の基端部2kが圧入され、基端部2kに設けられた一方の電極部18(図1では不図示。図2を参照)が、接続リング9に電気的に接続されている。これにより、セラミックヒータ2の一方の電極部18と、金属端子軸6とが電気的に接続されている。なお、セラミックヒータ2のもう一方の電極部19(図1では不図示。図2を参照)は、セラミックヒータ2を保持するヒータ保持部材4、従って、主体金具3に電気的に接続されている。
また、一対のリード部14,15は、発熱部12の両端12a,12bから、軸線方向HJのうち先端方向HSとは逆の基端方向HKに向けて、互いに平行に延びている。
発熱抵抗体11の一方のリード部14は、絶縁基体10の基端部10k付近に位置し、絶縁基体10の外周面10gに露出して、接続リング9と電気的に接続する電極部18を有している。また、他方のリード部15は、電極部18よりもやや先端方向HSに位置し、絶縁基体10の外周面10gに露出して、ヒータ保持部材4と電気的に接続する電極部19を有している。また、電極部18,19は、それぞれ軸線AXから見て、軸線方向HJに直交し且つリード部14,15が並ぶ並び方向HNの外側に向けて延びている(図2参照)。なお、図2と直交する方向から見た図3では、電極部18,19の記載を省略している。
まず、半成形体成形工程について図4〜図8を参照して説明する。図4は、半成形体成形工程で成形される半成形体34のうち、先端部分の斜視図である。この工程では、焼成により絶縁基体10の一部となる第1成形体30、及び、焼成により発熱抵抗体11となる未焼成発熱抵抗体33を有する半成形体34を成形する。このうち、第1成形体30は、第1絶縁性セラミック粉末(主として窒化珪素質セラミック粉末)及び第1バインダを混合した第1基体用混合物KK1からなる。また、未焼成発熱抵抗体33は、導電性セ
ラミック粉末(導電成分として炭化タングステン粉末を含有する窒化珪素質セラミック粉末)及び第2バインダを混合した発熱体用混合物KHからなる。
まず、図5のように、未焼成発熱抵抗体33を成形するための2つの金型KA1,KA2を上下に組み合わせることにより、2つの金型KA1,KA2の間にキャビティCA1を構成する。また、上側の金型KA2の基端側GKには、充填口JA1、ゲートGA1、及び、これらを結び発熱体用混合物KHの通り道となる射出路SA1を形成してある。次いで、図示しない射出装置を用いて、発熱体用混合物KHを加熱して流動体とした上で、充填口JA1からキャビティCA1に向けて射出する。このようにして射出成形法によって、未焼成発熱抵抗体33を成形する。
なお、本実施形態では、第1基体用混合物KK1と第2基体用混合物KK2は、同じ成分の絶縁性セラミック粉末及びバインダで構成されている。即ち、第1絶縁性セラミック粉末と第2絶縁性セラミック粉末、第1バインダと第3バインダは、それぞれ同じ成分で構成されている。
上述の実施形態では、半成形体成形工程において、先に未焼成発熱抵抗体33を成形し、次いで、第1成形体30を成形して、半成形体34を形成した。しかし、半成形体34の成形手順は、これとは逆の手順、即ち、先に、第1成形体30を成形し、次いで、未焼成発熱抵抗体33を成形して、半成形体34を形成することもできる。そこで、変形形態では、この成形手順を用いた変形形態に係る半成形体成形工程について、図13〜図16を参照して説明する。なお、実施形態では、未焼成曲げ返し部32の断面形状を円形としたが、本変形形態では、未焼成曲げ返し部32の断面形状を上下非対称の概略卵形としたもので説明する。また、本変形形態と上述の実施形態との工程上の違いは、半成形体成形工程における成形手順のみであるので、同様の部分については、説明を省略または簡略化する。
そして、本変形形態の半成形体34は、内側角θi及び外側角θoの角度や内側上り斜面53及び外側上り斜面56の形態など、実施形態と同様の特徴を有しており、前述した実施形態と同様の作用効果が得られるので、耐久性の高いセラミックヒータ2を製造できる。
例えば、上述の実施形態では、セラミックヒータ2及び絶縁基体10の外形を円柱状としたが、この他に、楕円柱状、長円柱状、四角柱などの多角柱状などでも良く、一部にくびれ部分や径大部分を有するものであっても良い。
また、上述の実施形態では、第2成形体35のほか、半成形体34の第1成形体30及び未焼成発熱抵抗体33も射出成形法により、成形したが、半成形体34の第1成形体30及び未焼成発熱抵抗体33の成形方法は、粉末プレス、スリップキャスティングなどの射出成形法以外の成形手法を用いても良い。
また、上述の実施形態では、第1基体用混合物KK1及び第2基体用混合物KK2を共に、同じ絶縁性セラミック粉末(主として窒化珪素質セラミック粉末)及びバインダからなる構成とした。しかし、用いる絶縁性セラミック粉末は、同一の粉末を用いても良いし、製法や成分が異なる粉末を用いても良い。
1 グロープラグ
2 セラミックヒータ
2k (セラミックヒータの)基端部
2s (セラミックヒータの)先端部
10 絶縁基体
10k (絶縁基体の)基端部
10s (絶縁基体の)先端部
HJ 軸線方向
HS 先端方向
HK 基端方向
HN 並び方向
11 発熱抵抗体
12 発熱部
13 曲げ返し部
14,15 リード部
30 第1成形体
31 未焼成発熱部
32 未焼成曲げ返し部
33 未焼成発熱抵抗体
34 半成形体
34K (半成形体の)基端
34S (半成形体の)先端
35 第2成形体
HE 伸延方向
KK1 第1基体用混合物
KK2 第2基体用混合物
KH 発熱体用混合物
GK 基端側
GS 先端側
50 突出部
HH 突出部の高さ
51 埋設部
HD 埋設部の深さ
BL 境界線
HC 高さ方向
HT 突出方向
HR (曲げ返しの)半径方向
RI (半径方向の)内側
RO (半径方向の)外側
52 成形体内側部(成形体前側部)
53 内側上り斜面
54 内側境界
θi 内側角
55 成形体外側部(成形体後側部)
56 外側上り斜面
57 外側境界
θo 外側角
60 一体成形物
Claims (6)
- 絶縁性セラミックからなり、軸線に沿って延びる形状を有する絶縁基体と、
この絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなる発熱抵抗体であって、
上記絶縁基体の先端部内に配置され、上記軸線に沿う軸線方向のうち先端方向に曲げ返し部を向けたU字状をなし、通電により発熱する発熱部、及び、
この発熱部の両端から、上記軸線方向のうち上記先端方向とは逆の基端方向に向けて延びるリード部を有する
発熱抵抗体と、を備える
セラミックヒータの製造方法であって、
第1絶縁性セラミック粉末を含み、焼成により上記絶縁基体の一部となる第1成形体、及び、
導電性セラミック粉末を含み、焼成により上記発熱部となる未焼成発熱部であって、焼成により上記曲げ返し部となる未焼成曲げ返し部を含む未焼成発熱部を有し、焼成により上記発熱抵抗体となる未焼成発熱抵抗体、を有する
半成形体を成形する
半成形体成形工程と、
射出成形法により、上記先端方向または上記基端方向に向けて、第2絶縁性セラミック粉末を含む第2基体用混合物を射出して、焼成により上記絶縁基体の残部となる第2成形体を、上記半成形体と一体に成形する
第2成形体成形工程と、を備え、
上記半成形体は、
上記未焼成発熱抵抗体のうち、少なくとも上記未焼成発熱部の上記未焼成曲げ返し部が、その伸延方向全体に亘って、
一部が上記第1成形体中に埋められる一方、
残部が上記第1成形体から突出した形態をなしており、
上記半成形体の上記第1成形体のうち、
上記未焼成曲げ返し部よりも曲げ返しの半径方向の内側に位置する部位を成形体内側部とし、
上記未焼成曲げ返し部よりも上記半径方向の外側に位置する部位を成形体外側部とし、
上記成形体内側部と上記未焼成曲げ返し部とがなす角を内側角θiとし、
上記成形体外側部と上記未焼成曲げ返し部とがなす角を外側角θoとしたとき、
上記半成形体成形工程は、
上記内側角θi及び上記外側角θoのいずれもが、90度よりも大きい形態に、上記半成形体を成形する
セラミックヒータの製造方法。 - 請求項1に記載のセラミックヒータの製造方法であって、
前記リード部が並ぶ方向を並び方向とし、
前記軸線方向及び上記並び方向に直交する高さ方向のうち、前記半成形体の前記未焼成曲げ返し部が、前記第1成形体から突出する方向を突出方向としたとき、
前記半成形体成形工程は、
前記成形体内側部が、上記未焼成曲げ返し部に近づくにつれて、その表面が上記突出方向に高位となって上記未焼成曲げ返し部に連なる内側上り斜面を有する形態、及び、
前記成形体外側部が、上記未焼成曲げ返し部に近づくにつれて、その表面が上記突出方向に高位となって上記未焼成曲げ返し部に連なる外側上り斜面を有する形態、の少なくともいずれかの形態に、上記半成形体を成形する
セラミックヒータの製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載のセラミックヒータの製造方法であって、
前記第2成形体成形工程は、
前記半成形体の基端を通り、先端に向けて、前記第2基体用混合物を射出して、前記第2成形体を成形する
セラミックヒータの製造方法。 - 請求項1〜請求項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であって、
前記半成形体成形工程は、
前記半成形体の前記未焼成曲げ返し部のうち、前記第1成形体中に埋められた埋設部の深さが、上記第1成形体から突出した突出部の高さに比して大きくなる形態に、上記半成形体を成形する
セラミックヒータの製造方法。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のセラミックヒータの製造方法であって、
前記成形体内側部及び前記成形体外側部のうち、
前記第2成形体成形工程において、射出された前記第2基体用混合物が先に届く部位を成形体前側部とし、
上記第2基体用混合物が前記未焼成曲げ返し部を乗り越えた後に届く部位を成形体後側部とし、
上記成形体前側部と上記未焼成曲げ返し部とがなす角を前側角θ1とし、
上記成形体後側部と上記未焼成曲げ返し部とがなす角を後側角θ2としたとき、
前記半成形体成形工程は、
上記前側角θ1と上記後側角θ2とが、θ1≦θ2となる形態に、前記半成形体を成形する
セラミックヒータの製造方法。 - 絶縁性セラミックからなり、軸線に沿って延びる形状を有する絶縁基体と、
この絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなる発熱抵抗体であって、
上記絶縁基体の先端部内に配置され、上記軸線に沿う軸線方向のうち先端方向に曲げ返し部を向けたU字状をなし、通電により発熱する発熱部、及び、
この発熱部の両端から、上記軸線方向のうち上記先端方向とは逆の基端方向に向けて延びるリード部を有する
発熱抵抗体と、を備えるグロープラグ用のセラミックヒータを有する
グロープラグの製造方法であって、
請求項1〜請求項5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、上記セラミックヒータを製造するヒータ製造工程と、
上記セラミックヒータを用いて、上記グロープラグを組み立てるプラグ組立工程と、
を備えるグロープラグの製造方法。
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