JP6405095B2 - セラミックヒータ製造装置およびセラミックヒータの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態では、セラミックヒータ20と、セラミックヒータを製造するためのセラミックヒータ製造装置50とについて説明する。セラミックヒータ製造装置50は、被焼成物を焼成してセラミックヒータ20を製造するための焼成炉である。被焼成物は、セラミック粉末からなるものであれば特に限定されないが、本実施形態では、グロープラグに用いられるセラミックヒータ20を例示して説明する。
図1は、セラミックヒータを用いたグロープラグの一例を示す断面図である。グロープラグ10は、自動車用のディーゼルエンジン等の内燃機関において、燃焼を補助する発熱体として機能する。
図2は、セラミックヒータ製造装置50の構成を示す断面図である。また、図3は、図2に示した線分A−Aにおけるセラミックヒータ製造装置50の断面図である。図2および図3を用いてセラミックヒータ製造装置50の構成を説明する。セラミックヒータ製造装置50は、誘導加熱式のホットプレス用焼成炉である。セラミックヒータ製造装置50は、上述のセラミックヒータ20を製造するために用いられる。
セラミックヒータ20の製造方法について説明する。図4は、未焼成ヒータ20aを製造する様子を示す説明図である。図4に示すように、成形用材料を射出成形して、セラミック抵抗体24となる未焼成抵抗体24aを作製する。成形用材料は、例えば上記した導電性セラミックの組成が得られるように、炭化タングステン粉末、窒化珪素粉末、および焼結助剤粉末が配合された原料セラミック粉末と、有機バインダとを混練したコンパウンドを加熱により溶融流動化させたものを用いる。
本実験例では、空隙調整部材54、モールド部材52、セラミックヒータ20の、各熱膨張係数と、モールド部材52の耐久性との関係について調べた。具体的には、空隙調整部材54の熱膨張係数が異なるセラミックヒータ製造装置50を用意し、各セラミックヒータ製造装置50でセラミックヒータ20の焼成を複数回(上限300回)行い、モールド部材52が割れるまでの焼成回数を測定した。
なお、この発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
(B1)変形例1:
上記実施形態においては、セラミックヒータ製造装置50は仕切板56を備えたが、セラミックヒータ製造装置50が仕切板56を備えない構成を採用してもよい。焼成室57の大きさを変更しない場合には、セラミックヒータ製造装置50は仕切板56を備えなくても、セラミックヒータ20を製造することができる。また、この場合においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記実施形態においては、セラミックヒータ製造装置50を用いて、グロープラグに用いられるセラミックヒータを製造したが、バーナーの着火用のヒータ、あるいは、ガスセンサの加熱用ヒータ等を製造するとしてもよい。この場合も、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
20…セラミックヒータ
20a…未焼成ヒータ
22a…未焼成分割基体
24…セラミック抵抗体
24a…未焼成抵抗体
26…電極取出部
28…電極取出部
30…外筒
31…テーパー部
32…主体金具
33…ネジ部
34…金属軸
36…Oリング
38…絶縁ブッシュ
40…端子金具
44…リング
50…セラミックヒータ製造装置
52…モールド部材
54…空隙調整部材
56…仕切板
57…焼成室
58…プレス部材
60…加熱部材
65…ホットプレス用成形型
67…凹部
80…金型
AL…軸線
Claims (4)
- 筒状のモールド部材と、
前記モールド部材の外部に配置される加熱部材と、
前記モールド部材の内壁に接するように前記モールド部材の内部に配置される空隙調整部材と、
前記空隙調整部材を配置後の前記モールド部材の前記内部に形成される空隙に対して前記モールド部材の軸線の方向に沿って挿入される一対のプレス部材であって、前記空隙に挿入された前記一対のプレス部材と前記空隙調整部材とによって形成される焼成室に配置された被焼成物を加圧するための一対のプレス部材とを備え、
前記焼成室に配置された前記被焼成物を前記一対のプレス部材によって加圧するとともに前記加熱部材によって加熱してセラミックヒータを製造するセラミックヒータ製造装置であって、
前記モールド部材の内壁によって形成される領域の前記軸線に垂直な方向の断面積をFとしたとき、前記焼成室の前記軸線に垂直な方向の断面積が0.32F以上0.57F以下であり、
前記空隙調整部材の熱膨張係数が、前記モールド部材の熱膨張係数および焼成後の前記セラミックヒータの熱膨張係数より大きい
セラミックヒータ製造装置。 - 請求項1記載のセラミックヒータ製造装置であって、さらに、
前記空隙調整部材の内壁に接するように配置され、厚さを調整可能な板状の仕切板を備える
セラミックヒータ製造装置。 - 請求項1または請求項2に記載のセラミックヒータ製造装置であって、さらに、
前記焼成室の内部に、前記軸線の方向に重畳して配置され、前記軸線に垂直な方向のうち所定の方向に沿って形成された複数の凹部を有する複数の板状部材を備え、
前記一対のプレス部材は、前記複数の前記板状部材を前記軸線の方向に加圧し、
前記セラミックヒータは、前記重畳された2つの前記板状部材のそれぞれの前記凹部の間に形成される空間に配置された前記被焼成物が、前記一対のプレス部材によって加圧されながら、前記加熱部材によって加熱されることによって製造される
セラミックヒータ製造装置。 - セラミックヒータの製造方法であって、
筒状のモールド部材であって、前記モールド部材の内壁によって形成される領域の前記モールド部材の軸線に垂直な方向の断面積がFである前記モールド部材の外部に加熱部材を配置し、
製造後の前記セラミックヒータおよび前記モールド部材よりも熱膨張係数が大きい空隙調整部材を、前記モールド部材の内壁に接するように前記モールド部材の内部に配置し、
前記空隙調整部材を配置後の前記モールド部材の内部に形成される空隙に被焼成物を配置するとともに、前記モールド部材の軸線の方向から一対のプレス部材を挿入して前記一対のプレス部材と前記空隙調整部材とによって形成される焼成室であって前記軸線に垂直な方向の断面積が0.32F以上0.57F以下である焼成室を形成するとともに、前記一対のプレス部材を用いて前記被焼成物を挟持し、
前記一対のプレス部材によって前記被焼成物を加圧するとともに、前記加熱部材で前記被焼成物を加熱する
セラミックヒータの製造方法。
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