JP6075774B2 - Heater and glow plug - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、燃焼式車載暖房装置、石油ファンヒータ、自動車エンジンのグロープラグ、酸素センサ等の各種センサまたは測定機器に利用されるヒータおよびこれを用いたグロープラグに関するものである。   The present invention relates to a heater used in various sensors or measuring devices such as a combustion-type in-vehicle heating device, a petroleum fan heater, a glow plug of an automobile engine, and an oxygen sensor, and a glow plug using the heater.

燃焼式車載暖房装置、石油ファンヒータ、自動車エンジンのグロープラグ、酸素センサ等の各種センサまたは測定機器に利用されるヒータとして、例えば、特許文献1に記載のヒータが知られている。特許文献1に記載のヒータは、一端側にテーパー部が設けられた棒状のセラミック体と、セラミック体に埋設された発熱抵抗体と、テーパー部に設けられて発熱抵抗体に接続された導体層とを備えている。この導体層に外部の電極を接続させることによって、ヒータに電力を供給することができる。   For example, a heater described in Patent Document 1 is known as a heater used in various sensors or measuring devices such as a combustion-type in-vehicle heating device, an oil fan heater, a glow plug of an automobile engine, and an oxygen sensor. The heater described in Patent Document 1 includes a rod-shaped ceramic body provided with a tapered portion on one end side, a heating resistor embedded in the ceramic body, and a conductor layer provided on the tapered portion and connected to the heating resistor. And. Electric power can be supplied to the heater by connecting an external electrode to the conductor layer.

国際公開第2008/105327号International Publication No. 2008/105327

しかしながら、特許文献1に記載のヒータを従来よりも大きな振動が生じる環境下で用いた場合には、振動によって導体層にクラックが生じてしまい、導体層と外部の電極との接続に不良が生じてしまう可能性があった。そのため、振動が大きな環境下においてヒータを有効に機能させることが困難になる可能性があった。   However, when the heater described in Patent Document 1 is used in an environment in which a greater vibration is generated than in the prior art, the crack is generated in the conductor layer due to the vibration, resulting in a poor connection between the conductor layer and the external electrode. There was a possibility. For this reason, it may be difficult to make the heater function effectively in an environment with large vibrations.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動が大きい環境下で用いた場合であっても、導体層と外部の電極との接続を良好に維持できるヒータを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a heater that can maintain a good connection between a conductor layer and an external electrode even when used in an environment where vibration is large. There is to do.

本発明の一態様のヒータは、一端側にテーパー部が設けられた棒状のセラミック体と、該セラミック体に埋設された発熱抵抗体と、前記テーパー部に設けられて前記発熱抵抗体に電気的に接続された導体層とを備えており、前記テーパー部に溝が設けられていることを特徴とする。   A heater according to an aspect of the present invention includes a rod-shaped ceramic body provided with a tapered portion on one end side, a heat generating resistor embedded in the ceramic body, and provided in the tapered portion to electrically connect the heat generating resistor. And a conductor layer connected to the groove, wherein the tapered portion is provided with a groove.

本発明の一態様のヒータによれば、テーパー部に溝が設けられていることによって、外部環境からセラミック体に伝わってきた振動による応力が、導体層とテーパー部との境界に集中することを抑制できる。具体的には、上記の応力が、導体層とテーパー部との境界だけではなく、溝が形成されている部分にもかかることになる。これにより、導体層とテーパー部との境界にかかる応力を減らすことができる。そのため、振動によって導体層にクラックが生じることを抑制できる。その結果、ヒータの長期信頼性を向上させることができる。   According to the heater of one aspect of the present invention, since the groove is provided in the tapered portion, stress due to vibration transmitted from the external environment to the ceramic body is concentrated on the boundary between the conductor layer and the tapered portion. Can be suppressed. Specifically, the stress is applied not only to the boundary between the conductor layer and the tapered portion but also to the portion where the groove is formed. Thereby, the stress concerning the boundary of a conductor layer and a taper part can be reduced. Therefore, it can suppress that a crack arises in a conductor layer by vibration. As a result, the long-term reliability of the heater can be improved.

本発明のヒータの一実施形態の断面図である。It is sectional drawing of one Embodiment of the heater of this invention. 図1に示すヒータの導体層近傍の拡大図である。It is an enlarged view of the conductor layer vicinity of the heater shown in FIG. 図1に示すヒータの溝近傍の断面図である。It is sectional drawing of the groove vicinity of the heater shown in FIG.

以下、本発明の一実施形態に係るヒータ10について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明のヒータ10を示す断面図である。図1に示すように、ヒータ10は、セラミック体1と、セラミック体1に埋設された発熱抵抗体2と、セラミック体1の一端側に設けられた導体層3とを備えている。発熱抵抗体2と導体層3とは、導出部4を介して電気的に接続されている。   Hereinafter, a heater 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a heater 10 of the present invention. As shown in FIG. 1, the heater 10 includes a ceramic body 1, a heating resistor 2 embedded in the ceramic body 1, and a conductor layer 3 provided on one end side of the ceramic body 1. The heating resistor 2 and the conductor layer 3 are electrically connected via the lead-out part 4.

セラミック体1は、例えば、棒状または板状に形成された部材である。セラミック体1は、一端側にテーパー部11が設けられている。テーパー部11には、図2に示すように、複数の溝12が設けられている。セラミック体1は、セラミックスの焼結体から成る。セラミックスの焼結体としては、例えば、酸化物セラミックス、窒化物セラミックスまたは炭化物セラミックス等の電気的な絶縁性を有するセラミックスが挙げられる。具体的には、アルミナ質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたは炭化珪素質セラミックス等を用いることができる。特に、セラミック体1が、窒化珪素質セラミックスから成ることが好適である。窒化珪素質セラミックスは、主成分である窒化珪素が高強度、高靱性、高絶縁性および耐高熱性である点で優れている。   The ceramic body 1 is a member formed in, for example, a rod shape or a plate shape. The ceramic body 1 is provided with a tapered portion 11 on one end side. The tapered portion 11 is provided with a plurality of grooves 12 as shown in FIG. The ceramic body 1 is made of a ceramic sintered body. Examples of the ceramic sintered body include ceramics having electrical insulation properties such as oxide ceramics, nitride ceramics, and carbide ceramics. Specifically, alumina ceramics, silicon nitride ceramics, aluminum nitride ceramics, silicon carbide ceramics, or the like can be used. In particular, the ceramic body 1 is preferably made of silicon nitride ceramics. Silicon nitride ceramics are excellent in that silicon nitride as a main component has high strength, high toughness, high insulation, and high heat resistance.

窒化珪素質セラミックスから成るセラミック体1は、例えば、主成分の窒化珪素に対して、焼結助剤として5〜15質量%のY、YbまたはEr等の希土類元素酸化物、0.5〜5質量%のAl、さらに焼結体に含まれるSiO量が1.5〜5質量%となるようにSiOを混合し、所定の形状に成形し、その後、1650〜1780℃でホットプレス焼成することによって得ることができる。セラミック体1の長さは、例えば20〜50mmに設定され、セラミック体1の直径は、例えば3〜5mmに設定される。 The ceramic body 1 made of silicon nitride ceramic is, for example, 5 to 15% by mass of a rare earth such as Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 or Er 2 O 3 as a sintering aid with respect to silicon nitride as a main component. Element oxide, 0.5-5% by mass of Al 2 O 3 , and SiO 2 are mixed so that the amount of SiO 2 contained in the sintered body is 1.5-5% by mass, and formed into a predetermined shape Then, it can be obtained by hot press firing at 1650 to 1780 ° C. The length of the ceramic body 1 is set to 20 to 50 mm, for example, and the diameter of the ceramic body 1 is set to 3 to 5 mm, for example.

なお、セラミック体1として窒化珪素質セラミックスから成るものを用いる場合であって、発熱抵抗体2がモリブデン(Mo)またはタングステン(W)から成る場合には、セラミック体1には、MoSiおよびWSi等を混合し分散させることが好ましい。これにより、母材である窒化珪素質セラミックスの熱膨張率を発熱抵抗体2の熱膨張率に近付けることができ、ヒータ10の耐久性を向上させることができる。 When the ceramic body 1 is made of silicon nitride ceramics and the heating resistor 2 is made of molybdenum (Mo) or tungsten (W), the ceramic body 1 includes MoSi 2 and WSi. It is preferable to mix and disperse 2 etc. Thereby, the thermal expansion coefficient of the silicon nitride ceramics which is a base material can be brought close to the thermal expansion coefficient of the heating resistor 2, and the durability of the heater 10 can be improved.

発熱抵抗体2は、発熱するための抵抗体であって、電流が流れることによって発熱する。発熱抵抗体2は、セラミック体1に埋設されている。発熱抵抗体2は、セラミック体1の他端側に設けられている。発熱抵抗体2は、折返し形状を有しており、それぞれの端部が導出部4に接続されている。発熱抵抗体2は、折返し形状における折返し部の中央付近が最も発熱する部分となっている。セラミック体1の長さ方向における発熱抵抗体2の先端から発熱抵抗体2の後端の長さは、例えば、2〜10mmに設定される。   The heating resistor 2 is a resistor for generating heat, and generates heat when a current flows. The heating resistor 2 is embedded in the ceramic body 1. The heating resistor 2 is provided on the other end side of the ceramic body 1. The heating resistor 2 has a folded shape, and each end portion is connected to the lead-out portion 4. The heating resistor 2 is the portion that generates the most heat near the center of the folded portion in the folded shape. The length from the front end of the heating resistor 2 to the rear end of the heating resistor 2 in the length direction of the ceramic body 1 is set to 2 to 10 mm, for example.

導出部4は、発熱抵抗体2と外部の電源とを電気的に接続するための部材であって、一端が発熱抵抗体2に接続されるとともに、他端がセラミック体1の表面に引き出されている。導出部4は、発熱抵抗体2の両端に別々に設けられている。一方の導出部4は、セラミック体1の一端側に設けられたテーパー部11に引き出されて導体層3に接続されている。他方の導出部4は、セラミック体1の一端側の領域の外周面に引き出されている。   The lead-out portion 4 is a member for electrically connecting the heating resistor 2 and an external power source, and one end is connected to the heating resistor 2 and the other end is drawn to the surface of the ceramic body 1. ing. The lead-out portions 4 are separately provided at both ends of the heating resistor 2. One lead-out portion 4 is drawn out to a tapered portion 11 provided on one end side of the ceramic body 1 and connected to the conductor layer 3. The other lead-out portion 4 is drawn out to the outer peripheral surface of the region on one end side of the ceramic body 1.

発熱抵抗体2および導出部4には、W、Moまたはチタン(Ti)等の炭化物、窒化物または珪化物等を主成分とするものを使用することができる。さらに、発熱抵抗体2は、熱膨張率をセラミック体1の熱膨張率に近付けるために、セラミック体1と同じ材料を含んでいてもよい。発熱抵抗体2は抵抗値が高く設定されていて、特に折返し点付近で最も発熱するようになっている。一方、導出部4は、セラミック体1の形成材料の含有量を発
熱抵抗体2よりも少なくしたり、発熱抵抗体2よりも断面積を大きくしたりすることによって、単位長さ当たりの抵抗値が発熱抵抗体2よりも低くなっている。
As the heating resistor 2 and the lead-out portion 4, a material mainly composed of carbides such as W, Mo or titanium (Ti), nitrides or silicides can be used. Further, the heating resistor 2 may contain the same material as the ceramic body 1 in order to bring the coefficient of thermal expansion close to that of the ceramic body 1. The heating resistor 2 is set to have a high resistance value, and generates heat most particularly near the turning point. On the other hand, the lead-out part 4 reduces the resistance value per unit length by making the content of the forming material of the ceramic body 1 smaller than that of the heating resistor 2 or making the cross-sectional area larger than that of the heating resistor 2. Is lower than the heating resistor 2.

導体層3は、発熱抵抗体2と外部の電極とを電気的に接続するための部材である。導体層3は、セラミック体1のテーパー部11に設けられている。導体層3は、導出部4を介して発熱抵抗体2に電気的に接続されている。導体層3は、図3に示すように、メタライズ層31およびメタライズ層31に積層されたメッキ層32から成る。メタライズ層31としては、例えば、銀、銅およびチタンを含むメタライズ層または金、ニッケルおよびパラジウムを含むメタライズ層を用いることができる。メッキ層32としては、例えば、ニッケルボロンメッキまたは金メッキを用いることができる。メタライズ層31の厚みは、例えば、20〜40μm程度に設定できる。また、メッキ層32の厚みは、例えば、1μm以上であることが好ましい。   The conductor layer 3 is a member for electrically connecting the heating resistor 2 and an external electrode. The conductor layer 3 is provided on the tapered portion 11 of the ceramic body 1. The conductor layer 3 is electrically connected to the heating resistor 2 via the lead-out part 4. As shown in FIG. 3, the conductor layer 3 includes a metallized layer 31 and a plating layer 32 laminated on the metallized layer 31. As the metallized layer 31, for example, a metallized layer containing silver, copper and titanium or a metallized layer containing gold, nickel and palladium can be used. As the plating layer 32, for example, nickel boron plating or gold plating can be used. The thickness of the metallized layer 31 can be set to about 20 to 40 μm, for example. Moreover, it is preferable that the thickness of the plating layer 32 is 1 micrometer or more, for example.

本実施形態のヒータ10は、図2に示すように、導体層3が設けられているテーパー部11に溝12が設けられている。これにより、導体層3と外部の電極とを接続した際に、外部からセラミック体1に伝わってきた振動を溝12によって吸収することができる。これにより、振動によって導体層3にクラックが生じることを抑制できる。その結果、ヒータ10の長期信頼性を向上させることができる。なお、溝12の寸法は、例えば、幅を10〜100μm、深さを10〜200μm、長さを1〜3mmに設定することができる。それぞれの溝12の寸法は同一であることが好ましい。これにより、部分的に応力が集中することを抑制できる。   As shown in FIG. 2, the heater 10 of the present embodiment is provided with a groove 12 in a tapered portion 11 in which the conductor layer 3 is provided. Thereby, when the conductor layer 3 and the external electrode are connected, the vibration transmitted from the outside to the ceramic body 1 can be absorbed by the groove 12. Thereby, it can suppress that a crack arises in conductor layer 3 by vibration. As a result, the long-term reliability of the heater 10 can be improved. In addition, the dimension of the groove | channel 12 can set the width to 10-100 micrometers, the depth 10-200 micrometers, and length to 1-3 mm, for example. The dimensions of each groove 12 are preferably the same. Thereby, it can suppress that stress concentrates partially.

また、テーパー部11に設けられた溝12は、テーパー部11の傾斜方向に沿って設けられていることが好ましい。溝12がテーパー部に設けられていない場合、または、溝12がテーパー部11の周方向に設けられている場合には、外部の振動が伝わることによってテーパー部11において共振が生じる可能性がある。これに対して、溝12をテーパー部の傾斜方向に沿って設けておくことによって、テーパー部11において共振が生じることを防ぐことができるので、外部から伝わってきた振動を容易に止めることができる。   Further, the groove 12 provided in the tapered portion 11 is preferably provided along the inclination direction of the tapered portion 11. When the groove 12 is not provided in the taper portion, or when the groove 12 is provided in the circumferential direction of the taper portion 11, resonance may occur in the taper portion 11 due to transmission of external vibration. . On the other hand, by providing the groove 12 along the inclination direction of the taper portion, it is possible to prevent resonance from occurring in the taper portion 11, so that vibration transmitted from the outside can be easily stopped. .

また、導体層3は、図3に示すように、メタライズ層31およびメタライズ層31に積層されたメッキ層32から成るとともに、メタライズ層31の一部が溝12に入り込んでいる。これにより、メタライズ層31とセラミック体1との接合強度を向上させることができる。その結果、ヒータ10の耐久性を向上させることができる。   As shown in FIG. 3, the conductor layer 3 includes a metallized layer 31 and a plating layer 32 laminated on the metallized layer 31, and a part of the metallized layer 31 enters the groove 12. Thereby, the joint strength between the metallized layer 31 and the ceramic body 1 can be improved. As a result, the durability of the heater 10 can be improved.

また、テーパー部11に設けられた溝12は複数である。溝12が複数設けられていることによって、振動をさらに吸収しやすくすることができる。さらに、この複数の溝12に導体層3が入り込んでいることによって、導体層3とセラミック体1との接合強度をさらに向上させることができる。   Moreover, the groove | channel 12 provided in the taper part 11 is plural. By providing a plurality of grooves 12, vibrations can be more easily absorbed. Furthermore, since the conductor layer 3 enters the plurality of grooves 12, the bonding strength between the conductor layer 3 and the ceramic body 1 can be further improved.

セラミック体1を一端側から見たときに、溝12はセラミック体1のテーパー部11に放射状に設けられている。溝12が放射状であって、さらにこの溝12に導体層3が設けられていることによって、テーパー部11における熱の伝導性を向上させることができる。すなわち、セラミック体1の一端側において部分的に熱が籠ることを抑制できる。その結果、セラミック体1に部分的に熱応力が集中することを抑制できる。   When the ceramic body 1 is viewed from one end side, the grooves 12 are provided radially in the tapered portion 11 of the ceramic body 1. Since the groove 12 is radial and the conductor layer 3 is provided in the groove 12, the thermal conductivity in the tapered portion 11 can be improved. That is, it is possible to suppress the partial heat generation at the one end side of the ceramic body 1. As a result, it is possible to suppress thermal stress from being partially concentrated on the ceramic body 1.

溝12の内面の形状は、弧状である。溝12の内面の形状が弧状であることによって、溝12は角部を有していない構成になっている。そのため、部分的に熱応力が集中することを抑制できる。なお、ここでいう弧状とは、例えばU字形状等も含んでいる。   The shape of the inner surface of the groove 12 is arcuate. Since the shape of the inner surface of the groove 12 is an arc, the groove 12 does not have a corner. Therefore, it can suppress that a thermal stress concentrates partially. The arc shape here includes, for example, a U-shape.

図1に戻って、本実施形態のグロープラグ100は、上述のヒータ10と、ヒータ10
のテーパー部11側に取り付けられた筒状の金属部材5と、金属部材5の内側に配置されて導体層3に接続された電極金具6とを備えている。
Returning to FIG. 1, the glow plug 100 of the present embodiment includes the above-described heater 10 and the heater 10.
The cylindrical metal member 5 attached to the taper part 11 side, and the electrode metal fitting 6 disposed on the inner side of the metal member 5 and connected to the conductor layer 3 are provided.

金属部材5は、セラミック体1を保持するための部材である。金属部材5は、筒状の部材であって、セラミック体1の一端側を囲むように設けられている。言い換えると、金属部材5の内側にセラミック体1が挿入されている。金属部材5は、セラミック体1の一端側に引き出された他方の導出部4に電気的に接続されている。金属部材5は、例えば、ステンレスまたは鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金から成る。   The metal member 5 is a member for holding the ceramic body 1. The metal member 5 is a cylindrical member and is provided so as to surround one end side of the ceramic body 1. In other words, the ceramic body 1 is inserted inside the metal member 5. The metal member 5 is electrically connected to the other lead-out portion 4 drawn to one end side of the ceramic body 1. The metal member 5 is made of, for example, stainless steel or iron (Fe) -nickel (Ni) -cobalt (Co) alloy.

金属部材5とセラミック体1とは、ろう材によって接合されている。ろう材は、セラミック体1の端部を囲むように設けられている。言い換えると、ろう材は、セラミック体1の端部の全周に層状に設けられている。これにより、金属部材5とセラミック体1とが強固に固定される。   The metal member 5 and the ceramic body 1 are joined by a brazing material. The brazing material is provided so as to surround the end of the ceramic body 1. In other words, the brazing material is provided in layers on the entire circumference of the end of the ceramic body 1. Thereby, the metal member 5 and the ceramic body 1 are firmly fixed.

セラミック体1にろう材を設けるためには、ろう付け前にガラス成分をセラミック体1の内面に焼き付けておけばよい。これにより、良好にろう材を設けることができる。ここで金属部材5は、電極としても機能させるために、上述のガラス成分にNi等の金属を混ぜておくとよい。これにより、導出部4とろう材と金属部材5とを電気的に接続できる。   In order to provide the brazing material on the ceramic body 1, the glass component may be baked on the inner surface of the ceramic body 1 before brazing. Thereby, a brazing material can be provided satisfactorily. Here, in order for the metal member 5 to function as an electrode, it is preferable to mix a metal such as Ni with the above glass component. Thereby, the derivation | leading-out part 4, the brazing material, and the metal member 5 can be electrically connected.

ろう材としては、ガラス成分を5〜20質量%含んだ銀(Ag)−銅(Cu)ろう、AgろうまたはCuろう等を用いることができる。ガラス成分はセラミックスとの濡れ性が良く、摩擦係数が大きいため、ろう材とセラミック体1との接合強度またはろう材と金属部材5との接合強度を向上させることができる。   As the brazing material, silver (Ag) -copper (Cu) brazing, Ag brazing, Cu brazing or the like containing 5 to 20% by mass of a glass component can be used. Since the glass component has good wettability with ceramics and has a large coefficient of friction, the bonding strength between the brazing material and the ceramic body 1 or the bonding strength between the brazing material and the metal member 5 can be improved.

電極金具6は、金属部材5の内側に位置している。電極金具6は、金属部材5との間で短絡が生じないように金属部材5の内周面から離れて位置している。電極金具6は、応力緩和のために設けられた螺旋部を有する金属線である。電極金具6は、導体層3に接触している。電極金具6は、導体層3に電気的に接続されるとともに、外部の電源(図示せず)に電気的に接続されている。外部の電源から、金属部材5と電極金具6との間に電圧を加えることによって、金属部材5と電極金具6とを介して発熱抵抗体2に電流を流すことができる。電極金具6は、例えば、ニッケルまたはステンレスから成る。   The electrode fitting 6 is located inside the metal member 5. The electrode fitting 6 is located away from the inner peripheral surface of the metal member 5 so as not to cause a short circuit with the metal member 5. The electrode fitting 6 is a metal wire having a spiral portion provided for stress relaxation. The electrode fitting 6 is in contact with the conductor layer 3. The electrode fitting 6 is electrically connected to the conductor layer 3 and is electrically connected to an external power source (not shown). By applying a voltage between the metal member 5 and the electrode fitting 6 from an external power supply, a current can be passed through the heating resistor 2 via the metal member 5 and the electrode fitting 6. The electrode fitting 6 is made of nickel or stainless steel, for example.

本実施形態のグロープラグ100は、振動を吸収することができる上述のヒータ10を備えていることによって、振動の大きな環境下で用いた場合であっても、電極金具6と導体層3との接触を保つことができる。なお、電極金具6と導体層3との接続には、例えば、銀、銅およびチタンを含む接合部材を用いることができる。   The glow plug 100 of the present embodiment includes the above-described heater 10 that can absorb vibrations, so that the electrode fitting 6 and the conductor layer 3 can be connected to each other even when used in an environment with large vibrations. Can keep in touch. For example, a joining member containing silver, copper, and titanium can be used to connect the electrode fitting 6 and the conductor layer 3.

本発明の実施例のヒータ10およびグロープラグ100を以下のようにして作製した。   The heater 10 and the glow plug 100 of the example of the present invention were manufactured as follows.

まず、セラミック体1の原料として、窒化珪素粉末を85質量%、焼結助剤としてYb粉末を10質量%、MoSi粉末を3.5質量%、酸化アルミニウム粉末を1.5質量%混合して、原料粉末を作製した。その後、この原料粉末を用いてプレス成型によって、焼成後にセラミック体1と成る成型体の半割を作製した。 First, as a raw material of the ceramic body 1, 85% by mass of silicon nitride powder, 10% by mass of Yb 2 O 3 powder as a sintering aid, 3.5% by mass of MoSi 2 powder, and 1.5% by mass of aluminum oxide powder % To prepare a raw material powder. Then, the half of the molded object which becomes the ceramic body 1 after baking was produced by press molding using this raw material powder.

次に、発熱抵抗体2および導出部4のうちセラミック体1の表面近傍に位置する一部と成る導電性ペーストとして、炭化タングステン(WC)粉末70質量%に窒化珪素粉末29.95質量%、添加剤として金属化合物Cr0.05質量%を混合して、適当な有機溶媒を添加したものを作製した。ここで、炭化タングステン粉末に混合した窒化珪素粉末には、焼結助剤としてYb粉末0.1質量%を混合した。 Next, as a conductive paste that becomes a part of the heating resistor 2 and the lead-out portion 4 located near the surface of the ceramic body 1, tungsten carbide (WC) powder 70 mass% silicon nitride powder 29.95 mass%, A metal compound Cr 3 C 2 0.05% by mass as an additive was mixed and an appropriate organic solvent was added. Here, the silicon nitride powder mixed with the tungsten carbide powder was mixed with 0.1% by mass of Yb 2 O 3 powder as a sintering aid.

次に、導出部4の残りの部分と成るリードピンを半割の成型体の一方に設けた。そして、他方の成型体をリードピンが設けられた成形体に重ね合わせて、内部に発熱抵抗体2と導出部4とが埋設された成型体を得た。リードピンとしては、タングステンを主成分とするWリードピンを用いた。   Next, a lead pin serving as the remaining part of the lead-out portion 4 was provided on one of the half-shaped molded bodies. Then, the other molded body was overlapped with the molded body provided with the lead pins to obtain a molded body in which the heating resistor 2 and the lead-out portion 4 were embedded. As the lead pin, a W lead pin mainly composed of tungsten was used.

次に、得られた成型体を円筒状の炭素製の型に入れた後に、還元雰囲気中で1700℃、35MPaの条件でホットプレス焼成を行なった。   Next, after putting the obtained molding into a cylindrical carbon mold, hot press firing was performed in a reducing atmosphere at 1700 ° C. and 35 MPa.

次に、焼結体に研磨加工を施すことによって、φ4mm、全長40mmのヒータ10を得た。さらに、試料1として、得られた円柱状のヒータ10の端部を砥石で研磨することによって、テーパー部11と溝12部とを形成したヒータ10を準備した。また、比較例である試料2として、テーパー部11のみを形成したヒータを準備した。試料1および試料2共にテーパー部11を形成した後にメタライズ層31とメッキ層32を形成した。メタライズ層31としては銀、銅およびチタンを含むメタライズ層を20μm、メッキ層32としてはニッケルボロンメッキ層を2μm形成した。   Next, the sintered body was polished to obtain a heater 10 having a diameter of 4 mm and a total length of 40 mm. Furthermore, the heater 10 which formed the taper part 11 and the groove | channel 12 part was prepared as the sample 1 by grind | polishing the edge part of the obtained cylindrical heater 10 with a grindstone. Moreover, the heater which formed only the taper part 11 was prepared as the sample 2 which is a comparative example. After forming the tapered portion 11 in both the sample 1 and the sample 2, the metallized layer 31 and the plating layer 32 were formed. As the metallized layer 31, a metallized layer containing silver, copper and titanium was formed with a thickness of 20 μm, and as the plated layer 32, a nickel boron plated layer was formed with a thickness of 2 μm.

最後に、得られたヒータ10に金属部材5および電極金具6を取り付けた。金属部材5と導出部4とを電気的に接続するようにろう材によって接合した。また、金属部材5と導体層3とをろう材によって接合した。   Finally, the metal member 5 and the electrode fitting 6 were attached to the obtained heater 10. The metal member 5 and the lead-out part 4 were joined by a brazing material so as to be electrically connected. Moreover, the metal member 5 and the conductor layer 3 were joined by the brazing material.

そして、準備した各試料のヒータ10に、電圧を印加して、1500℃を上限としてセラミック体1の表面の温度を上昇・下降させるサイクル試験を行なった。具体的には、セラミック体1の表面の温度が1500℃の状態で発熱抵抗体2に1分間の通電を継続した後に、通電を停止して1分間の自然冷却を行ない、これを1サイクルとして10000サイクルの通電を行なった。通電時には、各試料に対して所定の周波数の振動を与えた。そして、試験前の電極金具6と金具部材5との間の抵抗値を25℃の恒温水槽中で測定した。試験後も試験前と同様の条件で抵抗値を測定して、試験前の抵抗値と比較して抵抗変化率を求めた。   Then, a cycle test was performed in which a voltage was applied to the heater 10 of each prepared sample to raise and lower the temperature of the surface of the ceramic body 1 up to 1500 ° C. Specifically, after the energization of the heating resistor 2 is continued for 1 minute while the surface temperature of the ceramic body 1 is 1500 ° C., the energization is stopped and natural cooling is performed for 1 minute, which is defined as one cycle. The energization was performed for 10,000 cycles. During energization, each sample was vibrated at a predetermined frequency. And the resistance value between the electrode metal fitting 6 and the metal fitting member 5 before a test was measured in a 25 degreeC thermostat. After the test, the resistance value was measured under the same conditions as before the test, and the resistance change rate was obtained by comparison with the resistance value before the test.

その結果、試料2のヒータに関しては、試験後の抵抗変化率が12%であったが、試料1のヒータ10に関しては、試験後の抵抗変化率が0.5%であった。また、SEMによって導体層3を観察したところ、試料2のヒータのメタライズ層にはクラックが発生していたが、試料1のヒータ10のメタライズ層31にはクラックが発生していないことが確認できた。   As a result, the resistance change rate after the test for the heater of the sample 2 was 12%, but the resistance change rate after the test for the heater 10 of the sample 1 was 0.5%. Moreover, when the conductor layer 3 was observed by SEM, it was confirmed that cracks occurred in the metallized layer of the heater of the sample 2, but no cracks occurred in the metallized layer 31 of the heater 10 of the sample 1. It was.

以上の結果から、本発明のヒータ10は、比較例のヒータと比較して、振動下における耐久性が向上していることが確認できた。   From the above results, it was confirmed that the heater 10 of the present invention has improved durability under vibration as compared with the heater of the comparative example.

1:セラミック体
11:テーパー部
12:溝
2:発熱抵抗体
3:導体層
31:メタライズ層
32:メッキ層
4:導出部
5:金属部材
6:電極金具
10:ヒータ
100:グロープラグ
1: Ceramic body 11: Tapered portion 12: Groove 2: Heating resistor 3: Conductor layer 31: Metallized layer 32: Plating layer 4: Derived portion 5: Metal member 6: Electrode fitting 10: Heater 100: Glow plug

Claims (7)

一端側にテーパー部が設けられた棒状のセラミック体と、該セラミック体に埋設された発熱抵抗体と、前記テーパー部に設けられて前記発熱抵抗体に電気的に接続された導体層とを備えており、前記テーパー部に溝が設けられていることを特徴とするヒータ。   A rod-shaped ceramic body provided with a tapered portion on one end side, a heating resistor embedded in the ceramic body, and a conductor layer provided on the tapered portion and electrically connected to the heating resistor. The heater is characterized in that a groove is provided in the tapered portion. 前記溝がテーパー部の傾斜方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項1に記載のヒータ。   The heater according to claim 1, wherein the groove is provided along an inclination direction of the tapered portion. 前記導体層が、メタライズ層および該メタライズ層に積層されたメッキ層から成るとともに、前記メタライズ層の一部が前記溝に入り込んでいることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヒータ。   3. The heater according to claim 1, wherein the conductor layer includes a metallized layer and a plating layer laminated on the metallized layer, and a part of the metallized layer enters the groove. . 前記溝が複数設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のヒータ。   The heater according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the grooves are provided. 前記セラミック体を前記一端側から見たときに、前記溝が前記セラミック体の前記テーパー部に放射状に設けられていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載のヒータ。   The heater according to claim 3 or 4, wherein the groove is provided radially in the tapered portion of the ceramic body when the ceramic body is viewed from the one end side. 前記溝の内面の形状が弧状であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のヒータ。   The heater according to any one of claims 1 to 5, wherein the inner surface of the groove has an arc shape. 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のヒータと、該ヒータの前記テーパー部側に取り付けられた筒状の金属部材とを備えていることを特徴とするグロープラグ。   A glow plug comprising: the heater according to any one of claims 1 to 6; and a cylindrical metal member attached to the tapered portion of the heater.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102187978B1 (en) * 2019-07-24 2020-12-07 (주)베스테크 Automatic dual solder bar feeder system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6817325B2 (en) * 2016-11-04 2021-01-20 京セラ株式会社 Heater and glow plug with it

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3934993B2 (en) * 2002-05-28 2007-06-20 京セラ株式会社 Ceramic heater and manufacturing method thereof
WO2009057595A1 (en) * 2007-10-29 2009-05-07 Kyocera Corporation Ceramic heater, and oxygen sensor and hair iron employing the ceramic heater
JP5166451B2 (en) * 2008-01-29 2013-03-21 京セラ株式会社 Ceramic heater and glow plug
WO2010066212A1 (en) * 2008-11-27 2010-06-17 Beru Ag Glowing plug
KR20120087956A (en) * 2009-10-23 2012-08-07 페더럴-모굴 이그니션 컴퍼니 Glow plug and heater assembly therefor with an improved connection between a central electrode and a heater probe of the heater assembly
EP2725298B1 (en) * 2012-10-26 2017-11-22 SIEVA d.o.o., PE Spodnja Idrija Method of manufacturing a bi-material glow plug

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102187978B1 (en) * 2019-07-24 2020-12-07 (주)베스테크 Automatic dual solder bar feeder system

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