JP6512848B2 - Ceramic heater and glow plug - Google Patents
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Description
本発明は、グロープラグなどに用いられるセラミックヒータに関するものである。 The present invention relates to a ceramic heater used for glow plugs and the like.
グロープラグに用いられる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、導電性セラミックからなるセラミック抵抗体が埋設された棒状の形態を有する。そして、セラミック抵抗体は、ヒータ本体の先端部に配置される第一抵抗体部分と、その後方側において、ヒータ本体の軸線の方向に沿って延伸する形で配置され、先端部が第一抵抗体部分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、より抵抗率が低いセラミックからなる1対の第二抵抗体部分とを有する(特許文献1)。このセラミック抵抗体は、射出成形によって形成される。 The ceramic heater used for the glow plug has a rod-like form in which a ceramic resistor made of conductive ceramic is embedded in a ceramic base made of insulating ceramic. Then, the ceramic resistor is disposed to extend along the direction of the axis of the heater body on the rear side of the first resistor portion disposed at the tip of the heater body, and the tip is the first resistor. The body portion has a pair of second resistor portions that are respectively joined to both end portions in the current-carrying direction and are made of ceramic having a lower resistivity (Patent Document 1). The ceramic resistor is formed by injection molding.
射出成形においては、金型内部の射出空間内に充填材料が行きわたった後、充填材料の射出が停止されるまでの間、急激に射出空間内の充填材料の圧力が上昇する。その結果、高圧の充填材料が金型の合わせ面に侵入し、バリとなることがある。また、セラミック抵抗体用の充填材料には、タングステンカーバイドなどの硬度が高い材料が含まれる。それらの硬度が高い材料が金型の合わせ面に繰り返し侵入することにより、金型の合わせ面が磨耗し、金型同士の隙間が増大して、さらにバリが生じやすくなる。その結果、セラミック抵抗体の射出成形においては、樹脂の射出成形などに比べて金型が早期に使用不能となる。 In injection molding, the pressure of the filling material in the injection space rapidly increases until the injection of the filling material is stopped after the filling material has spread in the injection space inside the mold. As a result, the high-pressure filling material may intrude into the mating surfaces of the mold and become burrs. In addition, filling materials for ceramic resistors include materials with high hardness such as tungsten carbide. The material having high hardness repeatedly intrudes into the mating surfaces of the dies, which abrades the mating surfaces of the dies, increases the gap between the dies, and easily causes burrs. As a result, in injection molding of the ceramic resistor, the mold can not be used earlier than injection molding of resin.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
絶縁性セラミックで構成される基体と、
導電性セラミックで構成され前記基体に埋め込まれている発熱部であって、
前記発熱部の前端に位置する前端部と、
前記前端部から後端側に向かって延びる一対の脚部と、を備える発熱部と、
前記発熱部の前記導電性セラミックとは異なる導電性セラミックで構成され、前記基体に埋め込まれており、それぞれ前記脚部に接続されて後端側に向かって略一定の断面積を保持しつつ延びる一対の導電部と、
を備えるセラミックヒータであって、
前記発熱部のうち断面積が最も小さい部分の断面積S1の前記脚部の断面積S2に対する比S1/S2は、0.4以下であり、
前記発熱部は、前端から後端に向かう方向について前記脚部の断面積よりも小さい断面積で設けられる凸部を、前記脚部上に備えており、
前記凸部は、
前記脚部において、前記セラミックヒータの中心軸とは逆の側に突出しており、
前記発熱部のうち断面積が最小である部分以外の部位に設けられており、
前記凸部が配置される箇所は、前記凸部が設けられている前記脚部の一部の中で、他方の前記脚部にもっとも近い部分よりも、前記他方の脚部から遠い位置で設けられている、セラミックヒータ。
The present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems, and can be realized as the following modes or application examples.
A substrate made of insulating ceramic,
A heat generating portion made of conductive ceramic and embedded in the substrate,
A front end portion located at the front end of the heat generating portion;
A heat generating portion comprising a pair of legs extending from the front end toward the rear end;
The heat-generating portion is made of a conductive ceramic different from the conductive ceramic, is embedded in the base, and is connected to the legs and extends while maintaining a substantially constant cross-sectional area toward the rear end side A pair of conductive parts,
A ceramic heater comprising
Ratio S1 / S2 with respect to the cross-sectional area S2 of the said leg part of the cross-sectional area S1 of the part with the smallest cross-sectional area among the said heat-emitting part is 0.4 or less,
The heat generating portion includes, on the leg, a convex portion provided with a cross-sectional area smaller than a cross-sectional area of the leg in a direction from the front end to the rear end.
The convex portion is
The leg portion protrudes to the side opposite to the central axis of the ceramic heater,
It is provided in a part other than the part where the cross-sectional area is the smallest among the heat generating parts,
The portion where the convex portion is disposed is provided at a position farther from the other leg portion than the portion closest to the other leg portion among the portions of the leg portion in which the convex portion is provided. The ceramic heater has been
(1)本発明の一形態によれば、セラミックヒータが提供される。このセラミックヒータは:絶縁性セラミックで構成される基体と;導電性セラミックで構成され前記基体に埋め込まれている発熱部であって;前記発熱部の前端に位置する前端部と;前記前端部から後端側に向かって延びる一対の脚部と、を備える発熱部と;前記発熱部の前記導電性セラミックとは異なる導電性セラミックで構成され、前記基体に埋め込まれており、それぞれ前記脚部に接続されて後端側に向かって略一定の断面積を保持しつつ延びる一対の導電部と;を備える。前記発熱部のうち断面積が最も小さい部分の断面積S1の前記脚部の断面積S2に対する比S1/S2は、0.4以下である。前記発熱部は、前端から後端に向かう方向について前記脚部の断面積よりも小さい断面積で設けられる凸部を、前記脚部上に備えている。前記凸部が配置される箇所は、前記凸部が設けられている前記脚部の一部の中で、他方の前記脚部にもっとも近い部分よりも、前記他方の脚部から遠い位置で設けられている。
このような態様とすれば、発熱部を射出成形する際、脚部および接続部に充填材料が行きわたった後にも、充填材料は、さらに凸部に充填されることができる。このため、脚部および接続部に充填材料が行きわたった後、充填材料の射出が停止されるまでの間の充填材料の圧力上昇の程度を、突部を備えない態様に比べて、緩和することができる。よって、発熱部におけるバリの発生を防止することができる可能性が高い。また、その結果、金型同士の隙間の摩耗を低減することができる。さらに、凸部は、凸部が設けられている脚部の一部であって、他方の前記脚部にもっとも近い部分よりも、他方の脚部から遠い位置で設けられているため、導電性セラミックで構成された発熱部が凸部によって短絡してしまう可能性が低い。
(1) According to one aspect of the present invention, a ceramic heater is provided. The ceramic heater comprises: a base made of an insulating ceramic; a heat generating part made of a conductive ceramic and embedded in the base; a front end located at the front end of the heat generating part; from the front end A heat generating portion comprising a pair of legs extending toward the rear end side; and a conductive ceramic different from the conductive ceramic of the heat generating portion, embedded in the base and respectively embedded in the legs And a pair of conductive portions connected and extending while maintaining a substantially constant cross-sectional area toward the rear end side. Ratio S1 / S2 with respect to the cross-sectional area S2 of the said leg part of the cross-sectional area S1 of the part with the smallest cross-sectional area among the said heat-emitting part is 0.4 or less. The heat generating portion includes, on the leg portion, a convex portion provided with a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the leg portion in the direction from the front end to the rear end. The portion where the convex portion is disposed is provided at a position farther from the other leg portion than the portion closest to the other leg portion among the portions of the leg portion in which the convex portion is provided. It is done.
According to such an aspect, when injection molding of the heat-generating portion, the filling material can be further filled in the convex portion even after the filling material has spread to the legs and the connection portion. For this reason, after filling material has spread to the legs and the connection part, the degree of pressure increase of the filling material before the injection material of the filling material is stopped is alleviated compared to the embodiment without the protrusion be able to. Therefore, there is a high possibility that generation of burrs in the heat generating portion can be prevented. In addition, as a result, it is possible to reduce the wear of the gap between the dies. Furthermore, since the projection is a part of the leg provided with the projection and is provided at a position farther from the other leg than the part closest to the other leg, the conductive portion is conductive. There is a low possibility that the heat generating portion made of ceramic will be short-circuited by the convex portion.
(2)上記形態のセラミックヒータにおいて、前記凸部が、前記一対の脚部が延びる方向に垂直な任意の断面において、前記各脚部の最短距離を結ぶ線分上にはない位置に、設けられている態様とすることができる。各脚部の軸線を結ぶ線分上にある部分は、発熱部の各脚部において最も内側の部分であり、発熱部が通電された際に、各断面内においてもっとも電流密度が高くなる部分である可能性が高い。上記態様においては、各脚部の軸線を結ぶ前記線分上にはない位置に、凸部が設けられているため、そのような異常発熱のリスクが低い。 (2) In the ceramic heater according to the above aspect, the convex portion is provided at a position not on a line connecting the shortest distances of the legs in an arbitrary cross section perpendicular to the direction in which the pair of legs extend. It can be set as the mode which is carried out. The portion on the line connecting the axis of each leg is the innermost portion of each leg of the heat generating portion, and when the heat generating portion is energized, the portion where the current density is highest in each cross section There is a high possibility. In the above-mentioned mode, since a convex part is provided in a position which is not on the line segment which connects an axis of each leg, a risk of such abnormal heat generation is low.
(3)上記形態のセラミックヒータにおいて、前記凸部が、前記発熱部のうち断面積が最小である部分以外の部位に設けられている態様とすることができる。このような態様においては、セラミックヒータの運転時には、電流が流される方向については、断面積が最小である部分において、最も高温となる。上記態様においては、発熱部のうち断面積が最小である部分以外の部位に凸部が設けられているため、凸部の異常発熱を防止できる可能性が高い。 (3) In the ceramic heater according to the above aspect, the convex portion may be provided at a portion other than the portion where the cross-sectional area of the heat generating portion is the smallest. In such an embodiment, during operation of the ceramic heater, the highest temperature is reached in the portion where the cross-sectional area is the smallest in the direction in which the current flows. In the above-mentioned mode, since a convex part is provided in parts other than a portion which has the smallest cross-sectional area among heating parts, possibility that abnormal heat generation of a convex part can be prevented is high.
(4)上記形態のセラミックヒータにおいて、前記凸部が、前記脚部と前記導電部との接続部分に設けられ、前記導電部に接触している態様とすることができる。このような態様とすれば、発熱部と導電部で構成される導電性セラミックによる部材の外形に凸部が突出しない。このため、凸部が周囲の他の部材に悪影響を与える可能性が低い。 (4) In the ceramic heater according to the above aspect, the convex portion may be provided at a connection portion between the leg portion and the conductive portion, and may be in contact with the conductive portion. According to such an aspect, the convex portion does not protrude to the outer shape of the member made of the conductive ceramic including the heat generating portion and the conductive portion. For this reason, the projections are unlikely to adversely affect the other surrounding members.
(5)上記形態のセラミックヒータにおいて、前記凸部が、前記脚部から離れる方向に沿って、第1の部分と、前記第1の部分よりも断面積が大きい第2の部分と、を備える態様とすることができる。このような態様とすれば、第1の部分については、発熱部を射出成形する際、脚部および接続部に充填材料が行きわたる前に凸部が充填材料で満たされないような大きさに、断面積を設定することができる。そして、第2の部分については、脚部および接続部に充填材料が行きわたった後、凸部が充填材料で満たされるまでの時間が、充填材料の射出を停止させる際のタイミングの精度に対して十分であるように、断面積および容積を設定することができる。このため、脚部および接続部に充填材料が行きわたった後の充填材料の圧力上昇の程度を、上記構成を備えない態様に比べてより効果的に、緩和することができる。 (5) In the ceramic heater according to the above aspect, the convex portion includes a first portion and a second portion having a larger cross-sectional area than the first portion along a direction away from the leg portion. It can be an aspect. According to such an aspect, in the first portion, when injection molding of the heat-generating portion, the protrusion is not filled with the filling material before the filling material reaches the legs and the connection portion. The cross-sectional area can be set. Then, for the second part, after the filling material has spread to the legs and the connection part, the time until the convex part is filled with the filling material is for the accuracy of the timing when stopping the injection of the filling material. The cross-sectional area and volume can be set to be sufficient. Therefore, the degree of pressure increase of the filling material after the filling material has spread to the legs and the connection can be alleviated more effectively as compared with the embodiment without the above configuration.
(6)上記形態のセラミックヒータにおいて、前記発熱部が、前記各脚部に同数の前記凸部を備えている態様とすることができる。このような態様とすれば、各脚部に異なる数の凸部を備えている態様に比べて、発熱部を射出成形する際、一対の脚部について均等に、圧力上昇の程度を緩和することができる。 (6) In the ceramic heater according to the above aspect, the heat generating portion may be configured to include the same number of convex portions on each of the leg portions. According to such an aspect, the degree of pressure increase is mitigated equally for the pair of legs when injection molding the heat-generating portion, as compared to the aspect in which each leg has a different number of projections. Can.
(7)上記形態のセラミックヒータにおいて、前記発熱部が、前記各脚部上であって、前記一対の脚部が延びる方向について、同じ位置に、前記凸部を備えている態様とすることができる。このような態様とすれば、発熱部を射出成形する際、一対の脚部についてさらに均等に、圧力上昇の程度を緩和することができる。 (7) In the ceramic heater according to the above aspect, the heat generating portion may include the convex portion at the same position on each of the leg portions in the direction in which the pair of leg portions extend. it can. According to such an aspect, when injection molding the heat generating portion, the degree of pressure increase can be mitigated more evenly for the pair of legs.
(8)本発明の他の形態によれば、上記形態のセラミックヒータを備えるグロープラグが提供される。 (8) According to another aspect of the present invention, there is provided a glow plug comprising the ceramic heater of the above aspect.
本発明は、セラミックヒータ、およびグロープラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、セラミックヒータの製造方法、グロープラグの製造方法、その製造方法を実現する製造装置、その製造装置を制御するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。 The present invention can also be realized in various forms other than ceramic heaters and glow plugs. For example, a method of manufacturing a ceramic heater, a method of manufacturing a glow plug, a manufacturing apparatus for realizing the manufacturing method, a computer program for controlling the manufacturing apparatus, and a nontemporary recording medium recording the computer program Can.
A.実施形態:
A1.グロープラグの構成:
図1は、グロープラグ10の部分断面を示す説明図である。図1においては、グロープラグ10の中心軸SCを境界として、紙面右側にグロープラグ10の外観形状を図示し、紙面左側にグロープラグ10の断面形状を図示した。本実施形態の説明では、グロープラグ10における図1の紙面下側を「先端側」または「前」といい、図1の紙面上側を「後端側」または「後ろ」という。
A. Embodiment:
A1. Glow plug configuration:
FIG. 1 is an explanatory view showing a partial cross section of the
図1には、互いに直交する3つの空間軸としての、X軸、Y軸およびZ軸を示す。X軸に沿ったX軸方向のうち、X軸+方向は、正の方向であり、X軸−方向は、負の方向である。Y軸に沿ったY軸方向のうち、Y軸+方向は、正の方向であり、Y軸−方向は、負の方向である。Z軸に沿ったZ軸方向のうち、Z軸+方向は、正の方向であり、Z軸−方向は、負の方向である。本実施形態では、Z軸は、中心軸SCに沿った軸であり、Z軸+方向は後端側(後ろ)であり、Z軸−方向は先端側(前)である。図1のXYZ軸は、他の図におけるXYZ軸に対応する。 FIG. 1 shows the X axis, the Y axis, and the Z axis as three space axes orthogonal to one another. Of the X-axis directions along the X-axis, the X-axis + direction is a positive direction, and the X-axis − direction is a negative direction. Of the Y-axis directions along the Y-axis, the Y-axis + direction is a positive direction, and the Y-axis-direction is a negative direction. Of the Z-axis directions along the Z-axis, the Z-axis + direction is a positive direction, and the Z-axis-direction is a negative direction. In the present embodiment, the Z axis is an axis along the central axis SC, the Z axis + direction is the rear end side (rear), and the Z axis − direction is the front end side (front). The XYZ axes in FIG. 1 correspond to the XYZ axes in the other figures.
グロープラグ10は、熱を発生させるセラミックヒータ800を備え、ディーゼルエンジンを始めとする内燃機関90の始動時における点火を補助する熱源として機能する。グロープラグ10は、セラミックヒータ800の他、中軸200と、主体金具500と、外筒700とを備える。グロープラグ10の中心軸SCは、グロープラグ10を構成する各部材の中心軸でもある。
The
グロープラグ10の中軸200は、導電性を有する金属体である。中軸200は、中心軸SCを中心に延びる円柱状を成す。中軸200は、中軸200の後端側において、グロープラグ10の外部から、端子100を介して給電を受け付ける。他の実施形態では、中軸200は、中軸200の後端側において、グロープラグ10の外部から直接的に給電を受け付けてもよい。中軸200は、グロープラグ10の外部から供給される電力を、先端側のセラミックヒータ800へと中継する。
The
本実施形態では、中軸200は、中軸200の先端側において、リング600を介してセラミックヒータ800と電気的に接続されている。他の実施形態では、中軸200は、中軸200の先端側において、セラミックヒータ800と直接的に接続されてもよい。
In the present embodiment, the
グロープラグ10の主体金具500は、導電性を有する金属体である。主体金具500は、中心軸SCを中心に延びた筒状の形状を有する。主体金具500は、軸孔510と、工具係合部520と、雄ネジ部540とを備える。
The
主体金具500の軸孔510は、中心軸SCを中心に延びた貫通孔である。軸孔510の内径は、中軸200の外形よりも大きい。軸孔510の内側で、中軸200が中心軸SC上に位置決めされ、軸孔510と中軸200との間には、軸孔510と中軸200とを電気的に絶縁する空隙が形成される。本実施形態では、軸孔510の後端側に、円筒状の絶縁部材300と、環状の絶縁部材400とを介して、中軸200が取り付けられる。
The
主体金具500の工具係合部520は、内燃機関90に対するグロープラグ10の取り付けおよび取り外しに用いられる工具(図示しない)に係合可能に構成されている。主体金具500の雄ネジ部540は、内燃機関90に形成された雌ネジに嵌り合うことによって、内燃機関90に対して固定可能に構成されている。
The
グロープラグ10の外筒700は、導電性を有する金属で構成される。外筒700は、中心軸SCを中心に延びた筒状の形状を有する。外筒700は、セラミックヒータ800を保持する軸孔710を備える。外筒700の後端側は、主体金具500の先端側に溶接されている。セラミックヒータ800は、外筒700の先端側から突出している。
The
グロープラグ10のセラミックヒータ800は、セラミック組成物からなる発熱素子(発熱装置)である。セラミックヒータ800は、基体810と、発熱抵抗体830とを備える。
The
セラミックヒータ800の基体810は、電気絶縁性を有するセラミック材料である絶縁性セラミックで構成される。基体810には、発熱抵抗体830が埋め込まれている。基体810は、発熱抵抗体830を支持する。基体810は、グロープラグ10の外部から発熱抵抗体830を電気的に絶縁すると共に、発熱抵抗体830の熱をグロープラグ10の外部へと伝達する。
The
本実施形態では、基体810を形成するセラミック材料は、窒化ケイ素(Si3N4)から主に成る。他の実施形態では、基体810を形成する窒化ケイ素(Si3N4)のうち、ケイ素(Si)の少なくとも一部がアルミニウム(Al)で置換され、窒素(N)の少なくとも一部が酸素(O)で置換されてもよい。基体810を形成するセラミック材料は、焼結助剤として、希土類酸化物(例えば、イッテルビウム(Yb)酸化物、エルビウム(Er)酸化物など)とクロム(Cr)の珪化物とを含有してもよい。
In the present embodiment, the ceramic material forming the
セラミックヒータ800の発熱抵抗体830は、導電性を有するセラミック材料から成る導電性セラミックである。発熱抵抗体830は、通電によって発熱する。本実施形態では、発熱抵抗体830は、射出成形法によって成形された部材である。
The
本実施形態では、発熱抵抗体830を形成するセラミック材料は、炭化タングステン(WC)から主に成る。本実施形態では、セラミック材料は、炭化タングステンに加え、窒化ケイ素(Si3N4)を含有する。セラミック材料は、55〜70質量%の炭化タングステンと、28〜35質量%の窒化ケイ素とを含有し、残りの2〜10質量%として酸化エルビウム(Er2O3)および酸化ケイ素(SiO2)を含有してもよい。他の実施形態では、セラミック材料は、二ケイ化モリブデン(MoSi2)から主に成る組成物であってもよい。
In the present embodiment, the ceramic material forming the
A2.セラミックヒータの構成:
図2は、セラミックヒータ800を示す説明図である。図2には、セラミックヒータ800をY軸−方向に向かって見た際の発熱抵抗体830を、基体810の輪郭と共に示し、基体810に対応する領域にハッチングを施した。
A2. Configuration of ceramic heater:
FIG. 2 is an explanatory view showing a
セラミックヒータ800の発熱抵抗体830は、発熱部833と、一対の導電部836と、2つの端子部838とを備える。
The
発熱部833は、一対の導電部836に対して先端側(前)に位置する。発熱部833は、前端部832と、一対の脚部834と、を備える。前端部832は、発熱部833の前端に設けられている。前端部832は、一定の断面積を有する円柱を円弧状に折り返した線状の形状を有する。前端部832は、一対の脚部834を、前端において、電気的に接続する。
The
一対の脚部834は、前端部832から後端側(Z軸+方向側)に向かって延びている。一対の脚部834は、脚部834aと、脚部834bとを含む。脚部834aは、前端部832のX軸+方向側において後端側へと線状に延びている。脚部834bは、前端部832のX軸−方向側において後端側へと線状に延びている。本実施形態では、脚部834aと脚部834bとは、相互にほぼ平行である。本実施形態の説明では、脚部834aと脚部834bを総称する場合には符号「834」を使用する。
The pair of
脚部834aは、前端側の部分が後端側の部分よりも細く設けられている。脚部834aは、その前端において前端部832と同じ断面積を有する。脚部834aの外輪郭は、脚部834aの前端において前端部832の外輪郭と一致する。そして、脚部834aは、最も太い部分において導電部836aと同じ断面積を有する。脚部834aの外輪郭は、脚部834aの後端において導電部836aの外輪郭と一致する。脚部834bも、前端部832および導電部836bに対して、脚部834aと同様の構成を有する。本実施形態の説明では、脚部834aと脚部834bを総称する場合には符号「834」を使用する。
The
発熱部833(前端部832および脚部834a,b)を構成する導電性セラミックは、導電部836を構成する導電性セラミックよりも抵抗率が高い。そして、発熱部833が延びる方向に垂直な断面における発熱部833の断面の大きさは、各導電部836が延びる方向に垂直な断面における各導電部836の断面の大きさ以下である(図2参照)。このため、前端部832および脚部834の電気抵抗は、導電部836より大きい。本実施形態では、発熱抵抗体830は、通電によって脚部834を中心に発熱し、脚部834は、発熱抵抗体830の中で最も高温になる。
The conductive ceramic forming the heat generating portion 833 (the
一対の導電部836は、一対の脚部834の各々から後端側(Z軸+方向側)へ延びている。一対の導電部836は、導電部836aと、導電部836bとを含む。導電部836aは、脚部834aから後端側へと、略一定の断面積を保持しつつ、線状に延びている。導電部836bは、脚部834bから後端側へと、一定の断面積を保持しつつ、線状に延びている。本実施形態では、導電部836aと導電部836bとは、相互にほぼ平行である。本実施形態の説明では、導電部836aと導電部836bを総称する場合には符号「836」を使用する。導電部836は、発熱部833の導電性セラミックとは異なる導電性セラミック、より具体的には、発熱部833の導電性セラミックよりも抵抗率が低い導電性セラミックで構成されている。
The pair of
2つの端子部838は、一対の導電部836の各々から突出し、基体810の表面に露出する。2つの端子部838は、端子部838aと、端子部838bとを含む。端子部838aは、導電部836aの後端側に形成され、導電部836aからX軸+方向に突出している。端子部838bは、導電部836bの後端側に形成され、導電部836bからX軸−方向に突出している。本実施形態では、端子部838bは、端子部838aより先端側に位置する。本実施形態では、セラミックヒータ800が主体金具500に組み付けられた状態で、端子部838aは、リング600と接触しており、リング600を介して中軸200と電気的に接続されている。端子部838bは、外筒700と電気的に接続される。本実施形態の説明では、端子部838aと端子部838bを総称する場合には符号「838」を使用する。
The two
A3.発熱抵抗体の製造方法:
図3は、射出成形法によって発熱抵抗体830を形成する際の処理を示す平面図である。発熱抵抗体830は、前述のように、射出成形法によって生成される。図3において、ハッチを付した部分は、金型D1である。金型D1には、発熱抵抗体830に対応する形状の空隙Cと、その空隙Cにセラミックを射出するための注入路I1,I2が設けられている。注入路I1は、空隙Cのうち前端部832に対応する部分の前端に接続されている。注入路I2は、空隙Cのうち一対の導電部836に対応する部分の後端に接続されている。空隙Cを形成する金型D1は、図3の紙面に略一致する面において、紙面に垂直な方向に二分割されている。一対の金型D1は、射出成形時には、図3の紙面に垂直な方向に嵌め合わされ、型締めされて、使用される。なお、なお、図3は、金型D1内において発熱抵抗体830が成形された状態を示す。また、技術の理解を容易にするため、図3においては、金型D1に設けられるガス抜き用の孔や冷却水路などの補助的な構成は、省略されている。
A3. Manufacturing method of heating resistor:
FIG. 3 is a plan view showing the process of forming the
発熱抵抗体830を形成する際には、まず、発熱部833が形成される。発熱部833が形成される際には、金型D1の空隙Cのうち、一対の導電部836a,836bに相当する部分に、それぞれ補助金型D2a,D2bが配される。その結果、金型D1の空隙Cのうち発熱部833に対応する空隙部分C4に対して、金型D1の空隙Cのうち導電部836a,bならびに端子部838a,bに相当する空隙部分C6a,C6bは、封止される。補助金型D2a,D2bの前端の形状は、一対の脚部834の後端の形状を規定する。
When forming the
この状態において、一対の金型D1は、図3の紙面に垂直な方向に嵌め合わされ、型締めされて、注入路I1から発熱部833を構成するための導電性セラミックを含む原料が射出される。すると、発熱部833に対応する金型D1の空隙部分C4に原料が注入されて、発熱部833が成形される。その際、導電部836a,bおよび端子部838a,bに相当する金型D1の空隙部分C6a,C6bには、注入路I1から射出された導電性セラミックは注入されない。
In this state, the pair of molds D1 is fitted in a direction perpendicular to the sheet of FIG. 3 and clamped, and a raw material including a conductive ceramic for forming the
その後、金型D1から補助金型D2a,D2bが取り除かれる。そして、一対の金型D1が、再び嵌め合わされ、型締めされて、注入路I2から導電部836a,836bを構成するための導電性セラミックを含む原料が射出される。すると、導電部836a,bおよび端子部838a,bに対応する金型D1の空隙部分C6a,C6bに原料が注入されて、導電部836a,836bが成形される。その際、すでに成形されている発熱部833の後端面には、導電部836a,836bの前端が隙間なく形成される。
Thereafter, the auxiliary molds D2a and D2b are removed from the mold D1. Then, the pair of molds D1 is again fitted and clamped, and a raw material including a conductive ceramic for forming the
その後、発熱部833および導電部836a,836bに対応する部分を含む発熱抵抗体830が、金型D1から取り出され、基体810に埋め込まれて、加圧焼成され、セラミックヒータ800が完成する。さらにその後、セラミックヒータ800は、中軸200、主体金具500、外筒700等と組み合わされて、グロープラグ10が完成される。
Thereafter, the
なお、本明細書においては、記載の煩雑さを低減するため、焼成前の発熱抵抗体830およびその構成部分の中間品についても、「発熱抵抗体830」、「発熱部833」、「導電部836a,836b」等、完成品の名称を使用して、指し示すことがある。
In the present specification, in order to reduce the complexity of the description, “
なお、発熱部833に対応する空隙部分C4の体積は、導電部836a,bおよび端子部838a,bに相当する空隙部分C6a,C6bの体積よりも小さい。このため、空隙内に原料が行きわたった後、原料がさらに空隙内に射出された場合には、空隙部分C4の方が、空隙部分C6a,C6bよりも圧力が上昇しやすい。よって、空隙内に原料が行きわたった後、原料の射出が停止されるまでの間、急激に射出空間内の充填材料の圧力が上昇する事象は、特に、発熱部833の成形においてより生じやすい。
The volume of the void portion C4 corresponding to the
A4.発熱抵抗体および空隙の態様:
(1)第1の態様:
図4は、金型D1と補助金型D2a,D2bで構成される空隙部分C4の第1の態様C4pを示す説明図である。空隙部分C4の第1の態様C4pによって成形される発熱部833を、発熱部833pと呼ぶ。空隙部分C4pの平面図を図4の左側に示す。空隙部分C4pの平面図におけるA−A断面の断面図を図4の右側に示す。技術の理解を容易にするため、図4においては、空隙部分C4pおよび空隙部分C4p内に配される発熱部833p相当の中間品の構成のみを示し、金型D1と補助金型D2a,D2bの図示は省略している。後に示す図5〜図7においても同様である。
A4. Aspects of heating resistor and air gap:
(1) First aspect:
FIG. 4 is an explanatory view showing a first embodiment C4p of the void portion C4 constituted by the mold D1 and the auxiliary molds D2a and D2b. The
発熱部833pを成形するための空隙部分C4pは、前端部832を成形するための空隙部分C42と、脚部834a,bを成形するための空隙部分C44a,bと、空隙部分C441a,bを備える。空隙部分C42は、円柱を180度、湾曲させて得られる形状の空隙を有する。空隙部分C44aは、空隙部分C42よりも大きい直径を有する円柱状の空隙を備える。空隙部分C44aの円柱状の空隙は、テーパを有する空隙を介して、空隙部分C42の一方の後端に接続されている。空隙部分C44aの円柱状の空隙の後端は、中心軸SCに対して所定の角度(たとえば、ここでは30度)で交わる平面C44afによって規定されている。なお、第1の態様では、空隙部分C44aの最も太い部分および空隙部分C42は、円形の断面を有する。しかし、空隙部分C44aの最も太い部分および空隙部分C42は、他の断面形状を有していてもよい。
A void portion C4p for molding the
空隙部分C44bも空隙部分C44aと同様に構成される。すなわち、空隙部分C44bは、中心軸SCとY軸によって規定される平面を挟んで、空隙部分C44aと鏡像の関係となる形状を有する。 The void portion C44b is also configured in the same manner as the void portion C44a. That is, the void portion C44b has a shape that is in a mirror image relationship with the void portion C44a across the plane defined by the central axis SC and the Y axis.
空隙部分C441a,bは、脚部834a,bを成形するための空隙部分C44a,bにそれぞれ接続されている。空隙部分C441aは、空隙部分C44aに対して、中心軸SCとは逆の側に突出するように配されている。空隙部分C441bは、空隙部分C44bに対して、中心軸SCとは逆の側に突出するように配されている。
The void portions C 441 a and b are connected to void portions C 44 a and b for forming the
その結果、形成される発熱部833の凸部8341aが配置される箇所は、凸部8341aが設けられている脚部834aの一部の中で、他方の脚部834bにもっとも近い部分834naよりも、他方の脚部834bから遠い位置である。凸部8341bが配置される箇所も、同様に、凸部8341bが設けられている脚部834bの一部の中で、他方の脚部834aにもっとも近い部分834nbよりも、他方の脚部834aから遠い位置である。
As a result, the portion where the
そして、凸部8341a,bは、一対の脚部834a,bが延びるZ軸方向に垂直な任意の断面において、各脚部834a,bの最短距離を結ぶ線分Ls上にはない位置に、設けられている。
The
各脚部834a,bの最短距離を結ぶ線分Ls上にある部分は、発熱抵抗体830の各脚部834a,bにおいて最も内側の部分である可能性が高い。そのような部分は、発熱抵抗体830が通電された際に、各断面内においてもっとも電流密度が高くなる部分である。そのような部位に凸部8341a,bが設けられていると、凸部8341a,bが異常発熱する可能性がある。しかし、第1の態様においては、各脚部834a,bの軸線を結ぶ前記線分上にはない位置に、凸部8341a,bが設けられているため、そのような異常発熱のリスクが低い。
The portion on the line segment Ls connecting the shortest distances of the
金型D1の空隙部分C441a,bは、それぞれ長手方向が中心軸SCに平行な略直方体状の内部空間を有する空隙である。空隙部分C441a,bの各断面積は、脚部834a,bを成形するための空隙部分C44a,bの各断面積よりも小さい(図4の右側参照)。その結果、空隙部分C441a,bによって形成される凸部8341a,bの各断面積は、脚部834a,bの各断面積よりも小さい。なお、大小関係について言及する際の金型の付加的な空隙部分(C441a,b)の各断面積、および機能部品を形成するための空隙部分(C44a,b)の各断面積は、中心軸SCに垂直な任意の断面における断面積のうち最大の断面積とする。大小関係について言及する際の発熱部833の凸部(8341a,b)、および脚部(834a,b)の各断面積についても、同様である。
The void portions C 441 a, b of the mold D 1 are voids having a substantially rectangular parallelepiped internal space whose longitudinal direction is parallel to the central axis SC. The cross-sectional areas of the void portions C 441 a, b are smaller than the cross-sectional areas of the void portions C 44 a, b for forming the
また、空隙部分C44aと空隙部分C441aの接続部分である略長方形の開口Co1aの断面積は、空隙部分C44aの中心軸SCに垂直な断面における断面積よりも小さい。空隙部分C44bと空隙部分C441bの接続部分である略長方形の開口Co1bの断面積も、同様に、空隙部分C44bの中心軸SCに垂直な断面における断面積よりも小さい。このような構成とすることにより、射出成形時には、断面積が大きい空隙部分C44a,bに先に原料が充填され、その後、断面積が小さい接続部分(開口)Co1a,bを通って、空隙部分C441a,bに原料が注入されることとなる。 Further, the cross-sectional area of the substantially rectangular opening Co1a which is a connection portion between the gap portion C44a and the gap portion C441a is smaller than the cross-sectional area in a cross section perpendicular to the central axis SC of the gap portion C44a. Similarly, the cross-sectional area of the substantially rectangular opening Co1b which is the connection portion of the gap portion C44b and the gap portion C441b is smaller than the cross-sectional area in the cross section perpendicular to the central axis SC of the gap portion C44b. With such a configuration, at the time of injection molding, the void portions C44a and B having a large cross-sectional area are first filled with the raw material, and then the void portions are obtained through connection portions (openings) Co1a and B having a small cross-sectional area. The raw material is injected into C441a and b.
発熱部833pを成形するための空隙部分C4pが上記のような構成を有することから、射出成形時には、まず、前端部832を成形するための空隙部分C42に原料が充填され、次いで、脚部834a,bを成形するための空隙部分C44a,bに原料が充填される。その後、射出成形の制御を行っている制御部は、原料を射出している射出部に射出を停止させる。
Since the void portion C4p for molding the
原料の射出の停止は、空隙部分C42,C44a,bに完全に原料が充填された後に、行うことが好ましい。そして、空隙部分C42内および空隙部分C44a,b内への原料の充填の完了から射出の停止までには、時間遅れが生じる。よって、空隙部分C42,C44a,bに完全に原料が充填された後、射出が停止されるまでの間、空隙部分C44a,bとの接続部分を通って、空隙部分C441a,bに原料が注入される。 It is preferable to stop the injection of the raw material after the void portions C42, C44a and b are completely filled with the raw material. And, from the completion of the filling of the raw material in the void portion C42 and in the void portions C44a and b, a time delay occurs from the termination of the injection. Therefore, after the gap portions C42, C44a, b are completely filled with the material, the material is injected into the gap portions C441a, b through the connecting portion with the gap portions C44a, b until the injection is stopped. Be done.
このため、第1の態様によれば、金型内に機能部品を成形するためではない付加的な空隙部分C441a,bが設けられていない態様に比べて、空隙部分C42,C44a,bに完全に原料が充填された後の、空隙C内の圧力上昇の程度を低減することができる。その結果、型締めされて使用されている一対の金型D1の合わせ目に原料のセラミックが侵入して、金型D1の接合面を摩耗させる可能性を低減することができる。よって、長期にわたって接合面にバリを生じさせることなく、金型D1を使用することができる。 For this reason, according to the first aspect, compared with the aspect in which the additional void portion C 441 a, b which is not for molding the functional part in the mold is not provided, the void portions C 42, C 44 a, b are completely The degree of pressure rise in the space C can be reduced after the raw material is filled. As a result, it is possible to reduce the possibility that the raw material ceramic will intrude into the joint of the pair of molds D1 which are used after being clamped and wear the joint surface of the mold D1. Therefore, the mold D1 can be used without causing burrs in the joint surface for a long time.
また、発熱部833pを成形するための空隙部分C4pが上記のような構成を有することから、空隙部分C4pによって成形される発熱部833pの脚部834a,b上には、空隙部分C441a,bに対応する構成として凸部8341a,bが設けられる。凸部8341a,bは、上述のように、それらが設けられている脚部834の一部の中で、他方の脚部834にもっとも近い部分834よりも、他方の脚部834から遠い位置に設けられる。このため、Z軸+方向に互いに略平行に延びる脚部834aおよび凸部8341aと、脚部834bおよび凸部8341bとの間の最短距離が、凸部8341a,bが形成されることによって、小さくなることがない。よって、発熱抵抗体830が組み込まれたグロープラグ10が使用された際、脚部834aおよび凸部8341aと、脚部834bおよび凸部8341bとが、前端部832を介さずに、短絡してしまう可能性が低い。
In addition, since the void portion C4p for molding the
(2)第2の態様:
図5は、金型D1と補助金型D2a,D2bで構成される空隙部分C4の第2の態様C4qを示す説明図である。空隙部分C4の第2の態様C4qによって成形される発熱部833を、発熱部833qと呼ぶ。空隙部分C4qの平面図を図5の上段に示す。空隙部分C4qの平面図におけるB−B断面の断面図を図5の下段に示す。
(2) Second aspect:
FIG. 5 is an explanatory view showing a second mode C4q of the void portion C4 constituted by the mold D1 and the auxiliary molds D2a and D2b. The
発熱部833qを成形するための空隙部分C4qは、前端部832を成形するための空隙部分C42と、脚部834a,bを成形するための空隙部分C44a,bと、空隙部分C442a,bを備える。第2の態様の空隙部分C4qにおいて、空隙部分C42と空隙部分C44a,bの構成は、第1の態様の空隙部分C4pと同じである。
An air gap C4q for forming the
第2の態様の空隙部分C4qにおいて、空隙部分C442a,bは、脚部834a,bを成形するための空隙部分C44a,bにそれぞれ接続されている。空隙部分C442aは、空隙部分C44aの傾斜した後端面からZ軸+方向に突出するように配されている。空隙部分C442bは、空隙部分C44bの傾斜した後端面からZ軸+方向に突出するように配されている。そして、空隙部分C442a,bは、中心軸SC側には突出していない。
In the void portion C4q of the second embodiment, the void portions C442a and B are connected to void portions C44a and b for forming the
その結果、形成される発熱部833の凸部8342aが配置される箇所は、凸部8342aが設けられている脚部834aの一部の中で、他方の脚部834bにもっとも近い部分834naよりも、他方の脚部834bから遠い位置である。凸部8342bが配置される箇所は、凸部8342bが設けられている脚部834bの一部の中で、他方の脚部834aにもっとも近い部分834nbよりも、他方の脚部834aから遠い位置である。
As a result, the portion where the
そして、凸部8342a,bは、一対の脚部834a,bが延びるZ軸方向に垂直な任意の断面において、各脚部834a,bの最短距離を結ぶ線分Ls上にはない位置に、設けられている。このような態様とすることにより、凸部8342a,bが異常発熱するリスクを低減できる。
Then, the
空隙部分C442bは、空隙部分C44bの傾斜した後端面に平行な長辺と、中心軸SCに平行な短辺と、を有する平行四辺形の断面を有し、Y軸方向に厚みを有する形状を有する空隙である。空隙部分C442bの断面積は、空隙部分C44bの各断面積よりも小さい(図5の下段参照)。なお、大小関係について言及する際の空隙部分C442a,bの各断面積は、各空隙部分の中心軸SCに垂直な任意の断面における断面積のうち最大の断面積とする。 The void portion C 442b has a parallelogram cross section having a long side parallel to the inclined rear end face of the void portion C 44b and a short side parallel to the central axis SC, and has a shape having a thickness in the Y-axis direction It is a void which it has. The cross-sectional area of the void portion C 442b is smaller than the cross-sectional area of the void portion C 44b (see the lower part of FIG. 5). In addition, each cross-sectional area of space | gap part C442a, b at the time of referring magnitude relation is taken as the largest cross-sectional area in the cross-sectional area in arbitrary cross sections perpendicular | vertical to central axis SC of each space | gap part.
また、空隙部分C44bと空隙部分C442bの接続部分である略長方形の開口Co2bの断面積は、空隙部分C44bの中心軸SCに垂直な断面における断面積よりも小さい。このような構成とすることにより、射出成形時には、断面積が大きい空隙部分C44bに先に原料が充填され、その後、断面積が小さい接続部分(開口)Co2bを通って、空隙部分C442aに原料が注入されることとなる。 In addition, the cross-sectional area of the substantially rectangular opening Co2b which is the connection portion between the gap portion C44b and the gap portion C442b is smaller than the cross-sectional area in the cross section perpendicular to the central axis SC of the gap portion C44b. With such a configuration, at the time of injection molding, the void portion C44b having a large cross-sectional area is first filled with the raw material, and then the raw material is introduced to the void portion C442a through the connecting portion (opening) Co2b having a small cross-sectional area. It will be injected.
空隙部分C442aも、空隙部分C442bと同様に構成される。すなわち、空隙部分C442aは、中心軸SCとY軸によって規定される平面を挟んで、空隙部分C442bと鏡像の関係となる形状を有する。 The void portion C 442a is also configured in the same manner as the void portion C 442b. That is, the void portion C 442a has a shape that has a mirror image relationship with the void portion C 442b across the plane defined by the central axis SC and the Y axis.
発熱部833pを成形するための空隙部分C4qが上記のような構成を有することから、射出成形時には、まず、前端部832を成形するための空隙部分C42、脚部834a,bを成形するための空隙部分C44a,bに原料が充填される。そして、その後、空隙部分C442a,bの順に原料が注入される。このため、金型内に空隙部分C442a,bが設けられていない態様に比べて、一対の金型D1の合わせ目に原料のセラミックが侵入して、金型D1の接合面を摩耗させる可能性を低減することができる。よって、長期にわたって接合面にバリを生じさせることなく、金型D1を使用することができる。
Since the void portion C4q for molding the
また、空隙部分C4qが上記のような構成を有することから、空隙部分C4qによって成形される発熱部833qの脚部834a,b上には、空隙部分C442a,bに対応する構成として凸部8342a,bが設けられる。凸部8342a,bは、上述のように、それらが設けられている脚部834の一部の中で、他方の脚部834にもっとも近い部分834よりも、他方の脚部834から遠い位置に設けられる。このため、Z軸+方向に互いに略平行に延びる脚部834aおよび凸部8342aと、脚部834bおよび凸部8342bとの間の最短距離が、凸部8342a,bが形成されることによって、小さくなることがない。よって、グロープラグ10が使用された際、脚部834aおよび凸部8341aと、脚部834bおよび凸部8341bとが、短絡してしまう可能性が低い。
Further, since the void portion C4q has the configuration as described above, the
また、空隙部分C4qに発熱部833qが形成された後、脚部834a,bの後端側には、導電部836a,bが形成される(図3参照)。すなわち、発熱部833qの凸部8342a,bは、脚部834と導電部836との接続部分に設けられる。このため、凸部8342a,bは、それぞれ導電部836a,bに接触し、導電部836a,b内に埋設されることとなる。よって、第2の態様によれば、完成品としての発熱抵抗体830に、不要な凸部が形成されることがない。このため、発熱抵抗体830を小さく形成することができる。
In addition, after the
(3)第3の態様:
図6は、金型D1と補助金型D2a,D2bで構成される空隙部分C4の第3の態様C4rを示す説明図である。空隙部分C4の第3の態様C4rによって成形される発熱部833を、発熱部833rと呼ぶ。空隙部分C4rの平面図を図6の左側に示す。空隙部分C4rの平面図におけるC−C断面の断面図を図6の右側に示す。
(3) Third aspect:
FIG. 6 is an explanatory view showing a third mode C4r of the void portion C4 constituted by the mold D1 and the auxiliary molds D2a and D2b. The
第3の態様の空隙部分C4rにおいては、第1の態様の空隙部分C4pに対して、さらに、空隙部分C443a,bが付加されている。第3の態様の空隙部分C4rの他の構成は、第1の態様の空隙部分C4pと同じである。 In the void portion C4r of the third aspect, void portions C443a and B are further added to the void portion C4p of the first aspect. The other configuration of the void portion C4r of the third aspect is the same as the void portion C4p of the first aspect.
第3の態様の空隙部分C4rにおいて、空隙部分C443a,bは、空隙部分C441a,bにそれぞれ接続されている。空隙部分C443aは、空隙部分C441aのX軸+方向の端面からX軸+方向に突出するように配されている。空隙部分C443bは、空隙部分C441bのX軸−方向の端面からX軸−方向に突出するように配されている。 In the void portion C4r of the third aspect, the void portions C443a and B are connected to the void portions C441a and b, respectively. The void portion C443a is disposed so as to protrude in the X axis + direction from the end face of the void portion C 441 a in the X axis + direction. The void portion C 443 b is disposed so as to protrude in the X axis − direction from the end face of the void portion C 441 b in the X axis direction.
空隙部分C443bは、空隙部分C441bよりもY軸方向の厚みが大きい直方体形状を有する空隙である。空隙部分C443bの断面積は、空隙部分C441bの断面積よりも大きい(図6の右側参照)。なお、空隙部分C443a,bと空隙部分C441a,bの各断面積は、空隙部分C44a,bから離れる方向に垂直な断面における断面積のうちそれぞれの最大断面積とする。 The void portion C443b is a void having a rectangular parallelepiped shape having a greater thickness in the Y-axis direction than the void portion C441b. The cross-sectional area of the void portion C443b is larger than the cross-sectional area of the void portion C441b (see the right side of FIG. 6). The cross-sectional area of each of the void portions C443a and b and the void portions C441a and b is the maximum cross-sectional area in the cross section perpendicular to the direction away from the void portions C44a and B.
空隙部分C441bと空隙部分C443bとが上記のような構成を有する結果、脚部834上に設けられる凸部8350bは、脚部834bから離れる方向に沿って、基部8346bと、基部8346bよりも断面積が大きい先端部分8347bとを備える。
As a result of the void portion C441b and the void portion C443b having the configuration as described above, the
また、空隙部分C441bと空隙部分C443bの接続部分である略長方形の開口Co3bの断面積は、空隙部分C44bと空隙部分C441bの接続部分である略長方形の開口Co1bの断面積と同じである。このような構成とすることにより、射出成形時には、断面積が大きい空隙部分C44bに先に原料が充填され、その後、断面積が小さい接続部分(開口)Co1bを通って、空隙部分C441bに原料が注入される。さらにその後、接続部分(開口)Co3bを通って、空隙部分C443bに原料が注入される。 Further, the cross-sectional area of the substantially rectangular opening Co3b which is a connection portion between the void portion C441b and the void portion C443b is the same as the cross-sectional area of a substantially rectangular opening Co1b which is a connection portion of the void portion C44b and the void portion C441b. With such a configuration, at the time of injection molding, the void portion C44b having a large cross-sectional area is first filled with the raw material, and then the raw material is applied to the void portion C441b through the connecting portion (opening) Co1b having a small cross-sectional area. Be injected. Thereafter, the raw material is injected into the void portion C443b through the connection portion (opening) Co3b.
言い換えれば、空隙部分C441b(凸部8350bの基部8346b)については、発熱抵抗体830を射出成形する際、脚部834bに原料が行きわたる前に空隙部分C441bが充填材料で満たされないような大きさに、断面積を設定することができる。そして、空隙部分C443b(凸部8350bの先端部分8347b)については、脚部834bに原料が行きわたった後、空隙部分C441b,C443bが原料で満たされるまでの時間が、原料の射出を停止させる際のタイミングの精度に対して十分であるように、断面積および容積を設定することができる。
In other words, for the void portion C441b (the
空隙部分C443aも、空隙部分C443bと同様に構成される。すなわち、空隙部分C443aは、中心軸SCとY軸によって規定される平面を挟んで、空隙部分C443bと鏡像の関係となる形状を有する。 The void portion C443a is also configured similarly to the void portion C443b. That is, the void portion C443a has a shape that is in a mirror image relationship with the void portion C443b across the plane defined by the central axis SC and the Y axis.
第3の態様の空隙部分C4rは、第1の態様の空隙部分C4pに対して、さらに、空隙部分C443a,bが付加されている。このため、以下のような効果が得られる。すなわち、射出成形時に、空隙部分C42ならびに空隙部分C44a,bに原料が充填された後、空隙部分C441a,bならびに空隙部分C443a,bに原料が充填されて、空隙部分C4rに原料が満たされるまでに要する時間は、第1の態様において、空隙部分C42ならびに空隙部分C44a,bに原料が充填された後、空隙部分C4p全体に原料が満たされるまでに要する時間よりも長い。このため、第1の態様に比べて、一対の金型D1の合わせ目に原料のセラミックが侵入して、金型D1の接合面を摩耗させる可能性をより低減することができる。 In the void portion C4r of the third aspect, void portions C443a and B are further added to the void portion C4p of the first aspect. For this reason, the following effects can be obtained. That is, until the void portions C 441 and C 44 a and b are filled with the raw material during injection molding, the void portions C 441 a and b and the void portions C 443 a and b are filled with the raw material and the void portion C 4 r is filled with the raw material In the first embodiment, the time required to complete is longer than the time required to fill the entire void portion C4p after the void portion C42 and the void portions C44a and b are filled with the feedstock. For this reason, compared with the first aspect, the possibility that the raw material ceramic intrudes at the joint of the pair of molds D1 and abrades the bonding surface of the mold D1 can be further reduced.
また、発熱部833rを成形するための空隙部分C4rが上記のような構成を有することから、発熱部833rの脚部834a,b上には、空隙部分C441a,bならびに空隙部分C443a,bに対応する構成として基部8346a,bに比べて断面積が大きい先端部分8347a,bをそれぞれ備える凸部8350a,bが設けられる。凸部8350a,bも、それらが設けられている脚部834の一部の中で、他方の脚部834にもっとも近い部分834よりも、他方の脚部834から遠い位置に設けられる。すなわち、凸部8350a,bは、中心軸SC側には突出していない。このため、脚部834aおよび凸部8350aと、脚部834bおよび凸部8350bとの間の最短距離が、凸部8350a,bが形成されることによって、小さくなることがない。よって、グロープラグ10が使用された際、脚部834aおよび凸部8350aと、脚部834bおよび凸部8350bとが、短絡してしまう可能性が低い。
Further, since the void portion C4r for molding the
なお、第3の態様の基部8346a,bが「課題を解決するための手段」における「第1の部分」に対応し、先端部分8347a,bが「第2の部分」に対応する。
The
(4)第4の態様:
図7は、金型D1と補助金型D2a,D2bで構成される空隙部分C4の第4の態様C4sを示す説明図である。空隙部分C4の第4の態様C4sによって成形される発熱部833を、発熱部833sと呼ぶ。空隙部分C4sの平面図を図7の上段に示す。空隙部分C4sの平面図におけるD−D断面の断面図を図7の下段に示す。
(4) Fourth aspect:
FIG. 7 is an explanatory view showing a fourth mode C4s of the void portion C4 constituted by the mold D1 and the auxiliary molds D2a and D2b. The
第4の態様の空隙部分C4sにおいては、第2の態様の空隙部分C4qに対して、さらに、空隙部分C444a,bが付加されている。第3の態様の空隙部分C4sの他の構成は、第1の態様の空隙部分C4qと同じである。 In the void portion C4s of the fourth aspect, void portions C444a and B are further added to the void portion C4q of the second aspect. The other configuration of the void portion C4s of the third aspect is the same as the void portion C4q of the first aspect.
第4の態様の空隙部分C4sにおいて、空隙部分C444a,bは、空隙部分C442a,bにそれぞれ接続されている。空隙部分C444aは、空隙部分C442aの後端側(Z軸+方向)に位置する。空隙部分C444bは、空隙部分C442bの後端側(Z軸+方向)に位置する。 In the void portion C4s of the fourth aspect, the void portions C444a and B are connected to the void portions C442a and B, respectively. The void portion C 444 a is located on the rear end side (Z-axis + direction) of the void portion C 442 a. The void portion C444b is located on the rear end side (Z-axis + direction) of the void portion C442b.
空隙部分C444bは、空隙部分C44bの傾斜した後端面に平行な長辺と、中心軸SCに平行な短辺と、を有する平行四辺形の断面を有し、Y軸方向に厚みを有する形状を有する空隙である。空隙部分C444bのY軸方向に厚みは、空隙部分C442bのY軸方向に厚みより大きい。空隙部分C444bの容積は、空隙部分C442bの容積より大きい。 The void portion C444b has a parallelogram cross section having a long side parallel to the inclined rear end face of the void portion C44b and a short side parallel to the central axis SC, and has a shape having a thickness in the Y-axis direction It is a void which it has. The thickness of the void portion C444b in the Y-axis direction is larger than the thickness in the Y-axis direction of the void portion C442b. The volume of the void portion C 444 b is larger than the volume of the void portion C 442 b.
空隙部分C444bの断面積は、空隙部分C442bの断面積よりも大きい(図7の下段参照)。なお、空隙部分C444bと空隙部分C442bの各断面積は、空隙部分C44bから離れる方向(すなわち空隙部分C44bの後端面に垂直な方向)に垂直な断面における断面積のうちそれぞれの最大断面積とする。 The cross-sectional area of the void portion C 444 b is larger than the cross-sectional area of the void portion C 442 b (see the lower part of FIG. 7). The cross-sectional areas of the void portion C 444 b and the void portion C 442 b are the maximum cross-sectional areas of the cross sections perpendicular to the direction away from the void portion C 44 b (that is, the direction perpendicular to the rear end face of the void portion C 44 b). .
空隙部分C442bと空隙部分C444bとが上記のような構成を有する結果、凸部8351bは、脚部834bから離れる方向に沿って、基部8348bと、基部8348bよりも断面積が大きい先端部分8349bとを備える。
As a result of the void portion C 442 b and the void portion C 444 b having the configuration as described above, the
また、空隙部分C442bと空隙部分C444bの接続部分である略長方形の開口Co4bの断面積は、空隙部分C44bと空隙部分C442bの接続部分である略長方形の開口Co2bの断面積と同じである。このような構成とすることにより、射出成形時には、断面積が大きい空隙部分C44bに先に原料が充填され、その後、断面積が小さい接続部分(開口)Co2bを通って、空隙部分C442bに原料が注入される。さらにその後、接続部分(開口)Co4bを通って、空隙部分C444bに原料が注入される。 Further, the cross-sectional area of the substantially rectangular opening Co4b which is a connection portion between the void portion C442b and the void portion C444b is the same as the cross-sectional area of a substantially rectangular opening Co2b which is a connection portion of the void portion C44b and the void portion C442b. With such a configuration, at the time of injection molding, the void portion C44b having a large cross-sectional area is first filled with the raw material, and then the raw material is applied to the void portion C442b through the connecting portion (opening) Co2b having a small cross-sectional area. Be injected. Thereafter, the raw material is injected into the void portion C 444 b through the connection portion (opening) Co 4 b.
空隙部分C444aも、空隙部分C444bと同様に構成される。すなわち、空隙部分C444aは、中心軸SCとY軸によって規定される平面を挟んで、空隙部分C444bと鏡像の関係となる形状を有する。 The void portion C444a is also configured in the same manner as the void portion C444b. That is, the void portion C444a has a shape that is in a mirror image relationship with the void portion C444b, sandwiching a plane defined by the central axis SC and the Y axis.
第4の態様の空隙部分C4sは、第2の態様の空隙部分C4qに対して、さらに、空隙部分C444a,bが付加されている。このため、以下のような効果が得られる。すなわち、射出成形時に、空隙部分C42ならびに空隙部分C44a,bに原料が充填された後、空隙部分C4s全体に原料が満たされるまでに要する時間が、第2の態様において、空隙部分C42ならびに空隙部分C44a,bに原料が充填された後、空隙部分C4qに原料が満たされるまでに要する時間よりも長い。このため、第2の態様に比べて、一対の金型D1の合わせ目に原料のセラミックが侵入して、金型D1の接合面を摩耗させる可能性をより低減することができる。 In the void portion C4s of the fourth aspect, void portions C444a and B are further added to the void portion C4q of the second aspect. For this reason, the following effects can be obtained. That is, in the second embodiment, the time required for the raw material to be filled in the entire void portion C4s after the void portion C42 and the void portions C44a and B are filled with the raw material in injection molding, the void portion C42 and the void portion After C44a and b are filled with the raw material, it takes longer than the time required for the void portion C4q to be filled with the raw material. For this reason, compared with the second aspect, the possibility that the raw material ceramic intrudes at the joint of the pair of molds D1 and abrades the bonding surface of the mold D1 can be further reduced.
また、発熱部833sを成形するための空隙部分C4sが上記のような構成を有することから、発熱部833sの脚部834a,b上には、空隙部分C442a,bならびに空隙部分C444a,bに対応する構成として基部8348a,bに比べて断面積が大きい先端部分8349a,bをそれぞれ備える凸部8351a,bが設けられる。凸部8351a,bも、それらが設けられている脚部834の一部の中で、他方の脚部834にもっとも近い部分834よりも、他方の脚部834から遠い位置に設けられる。すなわち、凸部8351a,bは、中心軸SC側には突出していない。このため、脚部834aおよび凸部8351aと、脚部834bおよび凸部8351bとの間の最短距離が、凸部8351a,bが形成されることによって、小さくなることがない。よって、グロープラグ10が使用された際、脚部834aおよび凸部8351aと、脚部834bおよび凸部8351bとが、短絡してしまう可能性が低い。
Further, since the void portion C4s for forming the
また、空隙部分C4sに発熱部833sが形成された後、脚部834a,bの後端側には、導電部836a,bが形成される(図3参照)。このため、凸部8351a,bは、導電部836a,b内に埋設されることとなる。よって、第4の態様によれば、完成品としての発熱抵抗体830に、不要な凸部が形成されることがない。このため、発熱抵抗体830に、性能に関係のない無駄な部分が形成されない。
In addition, after the
なお、第4の態様の基部8348a,bが「課題を解決するための手段」における「第1の部分」に対応し、先端部分8349a,bが「第2の部分」に対応する。
The
B.実施例:
B1.金型の耐久試験:
上記第1〜第4の態様について、それぞれ実施例1〜4として、以下の条件を満たす金型D1、D2の試験品を作成し、製品製造時と同じの条件の下で、繰り返し、射出成形を行った。また、比較例1として、空隙部分C4が、発熱抵抗体830の機能部品を成形するための空隙である空隙部分C42と空隙部分C44a,bを備え、空隙部分C441a,b〜C444a、bなどの付加的な空隙部分を備えない金型を用意した。
B. Example:
B1. Mold endurance test:
About the said 1st-4th aspect, the test article of metal mold | die D1 and D2 which satisfy the following conditions is created as Example 1-4, respectively, It repeats under the same conditions as the time of product manufacture, and injection molding Did. Further, as Comparative Example 1, the void portion C4 is provided with a void portion C42 and a void portion C44a, b, which are voids for molding the functional component of the
各態様の空隙部分C4のZ軸方向の最大寸法:6mm。
各態様の空隙部分C44a,bのY軸方向の最大厚み:1mm。
Maximum dimension in the Z-axis direction of the void portion C4 of each embodiment: 6 mm.
Maximum thickness in the Y-axis direction of the void portions C 44 a and b in each embodiment: 1 mm.
第1の態様の空隙部分C441a,bのZ軸方向の寸法:1.5mm。
第1の態様の空隙部分C441a,bのX軸方向の寸法:0.30mm。
第1の態様の空隙部分C441a,bのY軸方向の寸法:0.05mm。
Dimension in the Z-axis direction of the void portions C 441 a and b of the first aspect: 1.5 mm.
Dimension in the X-axis direction of the void portion C 441 a, b of the first aspect: 0.30 mm.
Dimension in the Y-axis direction of the void portion C 441 a, b of the first aspect: 0.05 mm.
第2の態様の空隙部分C442a,bのZ軸方向の寸法:0.60mm。
なお、第2の態様の空隙部分C4qは、空隙部分C442a,bが設けられている側の空隙部分C44a,bの傾斜した端面C44af,bfから各端面に垂直な方向について測定した空隙部分C442a,bの寸法が、0.30mmとなるように、設けられている。
第2の態様の空隙部分C442a,bのX軸方向の寸法:1.50mm。
第2の態様の空隙部分C442a,bのY軸方向の寸法:0.05mm。
Dimension in the Z-axis direction of the void portion C 442 a, b of the second embodiment: 0.60 mm.
The void portion C4q of the second embodiment is a void portion C442a measured in the direction perpendicular to the end faces C44af and bf of the void portions C44a and B on the side where the void portions C442a and b are provided. It is provided so that the dimension of b may be 0.30 mm.
Dimension in the X-axis direction of the void portion C 442 a, b of the second embodiment: 1.50 mm.
Dimension in the Y-axis direction of the void portion C 442 a, b of the second embodiment: 0.05 mm.
第3の態様の空隙部分C441a,bのZ軸方向の寸法:1.5mm。
第3の態様の空隙部分C441a,bのX軸方向の寸法:0.30mm。
第3の態様の空隙部分C441a,bのY軸方向の寸法:0.05mm。
第3の態様の空隙部分C443a,bのZ軸方向の寸法:1.5mm。
第3の態様の空隙部分C443a,bのX軸方向の寸法:0.30mm。
第3の態様の空隙部分C443a,bのY軸方向の寸法:0.10mm。
Dimension in the Z-axis direction of the void portions C 441 a and b of the third aspect: 1.5 mm.
Dimension in the X-axis direction of the void portions C 441 a and b of the third aspect: 0.30 mm.
Dimension in the Y-axis direction of the void portion C 441 a, b of the third aspect: 0.05 mm.
Dimension in the Z-axis direction of the void portion C443a, b of the third aspect: 1.5 mm.
Dimension in the X-axis direction of the void portion C443a, b of the third aspect: 0.30 mm.
Dimension in the Y-axis direction of the void portion C443a, b of the third aspect: 0.10 mm.
第4の態様の空隙部分C442a,bのZ軸方向の寸法:0.60mm。
なお、第4の態様の空隙部分C4sは、空隙部分C442a,bが設けられている側の空隙部分C44a,bの傾斜した端面C44af,bfから各端面に垂直な方向について測定した空隙部分C442a,bの寸法が、0.30mmとなるように、設けられている。
第4の態様の空隙部分C442a,bのX軸方向の寸法:1.50mm。
第4の態様の空隙部分C442a,bのY軸方向の寸法:0.05mm。
第4の態様の空隙部分C444a,bのZ軸方向の寸法:0.60mm。
なお、第4の態様の空隙部分C4sは、空隙部分C442a,bが設けられている側の空隙部分C44a,bの傾斜した端面C44af,bfから各端面に垂直な方向について測定した空隙部分C444a,bの先端部までの寸法が、0.60mmとなるように、設けられている。
第4の態様の空隙部分C444a,bのX軸方向の寸法:1.50mm。
第4の態様の空隙部分C444a,bのY軸方向の寸法:0.10mm。
Dimension in the Z-axis direction of the void portion C 442 a, b of the fourth embodiment: 0.60 mm.
The void portion C4s of the fourth embodiment is a void portion C442a, which is measured in a direction perpendicular to the end faces C44af and bf of the void portions C44a and B on the side where the void portions C442a and b are provided. It is provided so that the dimension of b may be 0.30 mm.
Dimension in the X-axis direction of the void portion C 442 a, b of the fourth embodiment: 1.50 mm.
Dimension in the Y-axis direction of the void portion C 442 a, b of the fourth embodiment: 0.05 mm.
Dimension in the Z-axis direction of the void portion C444a, b of the fourth embodiment: 0.60 mm.
The void portion C4s of the fourth embodiment is a void portion C444a measured in the direction perpendicular to each end face from the inclined end faces C44af and bf of the void portions C44a and C on the side where the void portions C442a and b are provided. The dimension to the tip of b is set to 0.60 mm.
Dimension in the X-axis direction of the void portion C 444 a, b of the fourth embodiment: 1.50 mm.
Dimension in the Y-axis direction of the void portion C 444 a, b of the fourth aspect: 0.10 mm.
発熱部833のうち最もバリが生じやすい前端部832の内側の箇所Pb(図5参照)に、幅0.1mm以上のバリが生じているか否かを、射出成形10000回ごとに確認した。バリの幅は、前端部832の輪郭線からY軸方向に沿って測定したバリの最も遠い地点までの距離とした。その結果を表1に示す。
Whether or not burrs having a width of 0.1 mm or more were generated at positions Pb (see FIG. 5) on the inner side of the
表1より、付加的な空隙部分を有さない比較例1においては、30000回目の射出成形において、幅0.1mm以上のバリが生じていた。これに対して、実施例1(第1の態様。図4参照)および実施例2(第2の態様。図5参照)は、40000回目の射出成形において、幅0.1mm以上のバリが生じておらず、50000回目の射出成形において、幅0.1mm以上のバリが生じていた。実施例3(第3の態様。図6参照)は、50000回目の射出成形において、幅0.1mm以上のバリが生じず、60000回目の射出成形において、幅0.1mm以上のバリが生じていた。実施例4(第4の態様。図7参照)は、60000回目の射出成形において、幅0.1mm以上のバリが生じず、70000回目の射出成形において、幅0.1mm以上のバリが生じていた。 From Table 1, in Comparative Example 1 having no additional void portion, burrs having a width of 0.1 mm or more were generated in the 30,000th injection molding. On the other hand, in Example 1 (first aspect, see FIG. 4) and Example 2 (second aspect, see FIG. 5), burrs having a width of 0.1 mm or more occur in the 40000th injection molding. In the 50000th injection molding, burrs having a width of 0.1 mm or more were generated. In Example 3 (third embodiment, see FIG. 6), no burr of 0.1 mm or more in width occurs in the 50000th injection molding, and a burr of 0.1 mm or more in width occurs in the 60000th injection molding. The In Example 4 (fourth embodiment, see FIG. 7), no burr of 0.1 mm or more in width occurs in the 60,000th injection molding, and a burr of 0.1 mm or more in width occurs in the 70000th injection molding. The
実施例1〜4と比較例1の対比から、発熱抵抗体830の機能部品を成形するための空隙に加えて、付加的な空隙を設けることが、金型の耐久性の向上に貢献することが分かる。また、実施例1と実施例3の対比、および実施例2と実施例4の対比から、付加的な空隙を設ける際に、断面積の小さい空隙部分C441a,b,C442a,bの先に、より容積の大きい空隙部分C443a,b,C444a,bを設けることが、金型の耐久性をさらに向上させることが分かる。
From the comparison of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, providing an additional void in addition to the void for molding the functional component of the
B2.バリの大きさの測定試験:
第2の態様(図5参照)について、脚部834a,bの構成を様々に変更して、試験品を作成し、実際の製品の製造時の設定よりも射出成形の圧力を20MPa高く設定して、射出成形を行った。なお、試験品において、発熱部833の前端部832の断面積S1は、0.16mm2であった。また、各脚部834の断面積S2は、0.75mm2であった。前端部832の断面積S1は、前端部832の2箇所以上の部位において、前端部832が伸びる方向に垂直な方向の断面の大きさを測定し、その平均値を計算することにより得るものとする。
B2. Measurement test of the size of the burr:
Regarding the second aspect (see FIG. 5), the configuration of the
図8は、図5におけるE−E断面におけるセラミックヒータ800の断面図である。図8は、セラミックヒータ800の断面図であるため、図中に基体810が示されている。E−E断面には、それぞれ前端部832の一部であって、中心軸に平行に延びる前端部832の二つの部分の断面が表れている。前述のように、前端部832は、一定の断面積を有する。前端部832の二つの部分の断面積の大きさの平均値をS1とする。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
発熱抵抗体830を成形する際の金型D1の分割線は、円形の断面を有する前端部832の二つの円断面の中心を結んだ線と一致する。このため、バリBは、前端部832の二つの円の中心を結んだ線上に生じる。バリBの寸法をLBで表す。
The dividing line of the mold D1 at the time of molding the
図9は、図5におけるF−F断面におけるセラミックヒータ800の断面図である。E−E断面には、脚部834aと脚部834bの最も太い部分の断面が表れている。脚部834aと脚部834bの最も太い部分の断面積をS2とする。前述のように、脚部834a,bは、後端側の部分が前端側の部分よりも太く設けられており、その外輪郭は、脚部834a,bの後端において導電部836a,bの外輪郭とそれぞれ一致する。そして、導電部836a,bは、一定の断面積を保持しつつ、線状に延びている。このため、本実施形態において、脚部834a,bの最も太い部分の断面積S2は、導電部836a,bの断面積に等しい。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
この試験においては、第2の態様(図5参照)について、前端部832の断面積S1と、脚部834aと脚部834bの最も太い部分の断面積S2を様々に変更して実施例5〜8を作成した。そして、各実施例に対して空隙部分C442a,bを設けない金型D1を用意し、比較例2〜5を作成した。そして、各実施例および比較例についてバリBの寸法LBを測定した。バリBの寸法LBの測定方法は、金型の耐久試験において説明した方法と同じである。その結果を表2に示す。
In this test, in the second embodiment (see FIG. 5), the cross-sectional area S1 of the
表2においては、機能部品を成形するための空隙ではない付加的な空隙部分を有するか否かを、「付加空隙」の欄に示す。また、脚部834a,bの最も太い部分の断面積S2に対する前端部832の断面積の大きさS1の比S1/S2を示す。断面積比S1/S2は、脚部834a,bを成形するための空隙部分C44a,bの大きさに対する、前端部832を成形するための空隙部分C42における原料の抵抗(流れにくさ)の指標である。原料は、細い空隙部分C42側から注入されて、空隙部分C42を介して、太い空隙部分C44a,bに供給される。断面積比S1/S2が小さい場合には、細い空隙部分C42に原料を通しつつ、短時間で空隙全体を充填できるようにするために、原料はより高圧で射出される。そのため、断面積比S1/S2が小さい場合には、空隙部分C42で形成される前端部832にバリが生じやすい。
In Table 2, it is indicated in the "Additional void" column whether or not there is an additional void portion which is not a void for molding a functional part. Further, a ratio S1 / S2 of the size S1 of the cross-sectional area of the
実施例5と比較例2との対比より、S1/S2が0.12の態様においては、空隙部分C442a,b(図5参照)を設けることにより、バリの大きさが41%削減されたことが分かる。実施例6と比較例3との対比より、S1/S2が0.21の態様においては、空隙部分C442a,bを設けることにより、バリの大きさが53%削減されたことが分かる。実施例7と比較例4との対比より、S1/S2が0.40の態様においては、空隙部分C442a,bを設けることにより、バリの大きさが38%削減されたことが分かる。実施例8と比較例5との対比より、S1/S2が0.45の態様においては、空隙部分C442a,bを設けることにより、バリの大きさが25%削減されたことが分かる。 From the comparison between Example 5 and Comparative Example 2, in the embodiment in which S1 / S2 is 0.12, the size of the burr is reduced by 41% by providing the void portions C 442 a and b (see FIG. 5). I understand. From the comparison between Example 6 and Comparative Example 3, it is understood that the size of the burr is reduced by 53% by providing the void portions C 442 a and b in the embodiment in which S1 / S2 is 0.21. From the comparison between Example 7 and Comparative Example 4, it is understood that the size of the burr is reduced by 38% by providing the void portions C 442 a and b when the S1 / S2 is 0.40. From the comparison between Example 8 and Comparative Example 5, it is understood that the size of the burr is reduced by 25% by providing the void portions C 442 a and b in the embodiment in which S1 / S2 is 0.45.
以上の結果から、脚部834a,bの断面積に対する前端部832の断面積の比S1/S2が、0.40以下の態様において、発熱抵抗体の機能部品を成形するための空隙に加えて付加的な空隙を設けることが、バリの低減に有効であることが分かる。また、断面積比S1/S2が、0.21以下の態様において、発熱抵抗体の機能部品を成形するための空隙に加えて付加的な空隙を設けることが、バリの低減にさらに有効であることが分かる。
From the above results, when the ratio S1 / S2 of the cross-sectional area of the
C.他の形態:
C1.第1の形態の変形例:
図10は、第1の形態の変形例を示す断面図である。上記第1の形態においては、金型D1の空隙部分C441a,b(すなわち発熱部833pの凸部8341a,b)は、金型D1の分割線PLに対して一方の側にある(図4の右側参照)。しかし、付加的な空隙部分(すなわち発熱部の凸部)は、金型D1の分割線PLを含む範囲に設けられていてもよい。たとえば、図10に示すように、付加的な空隙部分C441c(すなわち発熱部833の凸部8341c)は、金型D1の分割線PLを中心に対称に設けられていてもよい。
C. Other forms:
C1. Modification of the first embodiment:
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the first embodiment. In the first embodiment, the void portions C 441 a, b of the mold D 1 (that is, the
図11は、第1の形態の変形例を示す断面図である。上記第1の形態においては、金型D1の空隙部分C441a,b(すなわち発熱部833pの凸部8341a,b)は、長方形の断面を有する略直方体の形状を有する(図4参照)。しかし、付加的な空隙部分は、他の形状で設けられていてもよい。たとえば、付加的な空隙部分(すなわち発熱部の凸部)は、脚部834a,bから離れるにしたがってY軸方向の厚みが小さくなるように設けられていてもよい。たとえば、図11に示すように、付加的な空隙部分C441d(すなわち発熱部833の凸部8341d)は、Z軸に垂直な断面において、略三角形の断面を有する態様とすることができる。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modification of the first embodiment. In the first embodiment, the void portions C441a, b of the mold D1 (that is, the
図12は、第1の形態の変形例を示す断面図である。また、たとえば、図12に示すように、付加的な空隙部分C441e(すなわち発熱部833の凸部8341e)は、脚部834a,bから離れるにしたがってY軸方向の厚みが大きくなるように設けられていてもよい。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a modification of the first embodiment. Also, for example, as shown in FIG. 12, an additional void portion C 441 e (ie, the
図13は、第1の形態の変形例を示す断面図である。上記第1の形態においては、金型D1の空隙部分C441a,bは、空隙部分C44a,bの後端(Z軸+方向の端)を含む範囲に設けられている(図4の左側参照)。すなわち、発熱部833pの凸部8341a,bは、脚部834a,bの後端(Z軸+方向の端)に設けられている。しかし、付加的な空隙部分(すなわち発熱部の凸部)は、空隙部分C44a,bの他の部位に設けられていてもよい。すなわち、発熱部833pの凸部8341a,bは、脚部834a,bの他の部位に設けられていてもよい。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a modification of the first embodiment. In the first embodiment, the void portions C 441 a and b of the mold D 1 are provided in a range including the rear ends (the ends in the Z-axis + direction) of the void portions C 44 a and b (see the left side of FIG. 4). . That is, the
たとえば、図13に示すように、付加的な空隙部分C441f,gは、空隙部分C44a,bの後端から所定の距離だけ離れた位置に設けられていてもよい。すなわち、発熱部833の凸部8341f,gは、脚部834a,bの後端から所定の距離だけ離れた位置に設けられていてもよい。
For example, as shown in FIG. 13, the additional void portions C 441 f and g may be provided at a predetermined distance from the rear ends of the void portions C 44 a and b. That is, the
ただし、凸部は、発熱部のうち断面積が最小である部分(上記実施形態において、前端部832)以外の部位に設けられていることが好ましい。セラミックヒータの運転時には、電流が流される方向について、断面積が最小である部分において、最も高温となる。上記態様においては、そのような部分以外の部位に凸部が設けられているため、凸部の異常発熱を防止できる。 However, it is preferable that the convex portion be provided in a portion other than the portion (in the above embodiment, the front end portion 832) in which the cross-sectional area is minimum among the heat generating portion. During operation of the ceramic heater, the highest temperature occurs in the portion where the cross-sectional area is the smallest in the direction in which the current flows. In the above-mentioned mode, since a convex part is provided in parts other than such a part, abnormal heat generation of a convex part can be prevented.
C2.他の変形例:
図14は、金型D1および発熱部833の変形例を示す図である。金型D1および発熱部833の平面図を図14の上段に示す。金型D1および発熱部833の平面図におけるG−G断面の断面図を図14の下段に示す。上記実施形態においては、脚部834a,bは、後端側の部分が前端側の部分よりも太く設けられている。そして、脚部834a,bの外輪郭は、脚部834a,bの前端において前端部832の外輪郭とそれぞれ一致する。脚部834a,bの外輪郭は、脚部834a,bの後前端において導電部836a,bの外輪郭とそれぞれ一致する(図4〜図7参照)。
C2. Other variants:
FIG. 14 is a view showing a modification of the mold D1 and the
しかし、図14に示すように、脚部834a,bの断面積は、前端部832の断面積と等しい一定値としてもよい。また、金型D1の付加的な空隙部分C442c,dは、Y軸方向について、空隙部分C44a,bの幅と同じ幅を有していてもよい。すなわち、発熱部833の凸部8342c,dは、各脚部834a,bのY軸方向の外側と内側の両方に露出していてもよい。なお、図14の変形例においては、空隙部分C442c,d(すなわち発熱部833の凸部8342c,d)は、Y軸方向については、金型D1の分割線PLを含む範囲に設けられている(図14の下段参照)。
However, as shown in FIG. 14, the cross-sectional areas of the
図15は、金型D1および発熱部833の変形例を示す図である。金型D1の付加的な空隙部分C442e,fは、Y軸方向について、空隙部分C44a,bの幅よりも狭い幅を有していてもよい。すなわち、発熱部833の凸部8342c,dは、各脚部834a,bのY軸方向の外側と内側のいずれにも露出しない態様としてもよい。
FIG. 15 is a view showing a modification of the mold D1 and the
図16は、金型D1および発熱部833の変形例を示す図である。金型D1の付加的な空隙部分C442g,hは、Y軸方向について、空隙部分C44a,bの幅よりも狭い幅を有していてもよい。そして、図16に示すように、発熱部833の凸部8342g,hは、各脚部834a,bのY軸方向の内側と外側のうち、外側に露出する態様としてもよい。なお、発熱部833の凸部8342g,hは、各脚部834a,bのY軸方向の内側と外側のうち、内側に露出する態様としてもよい。
FIG. 16 is a view showing a modification of the mold D1 and the
上記第4の形態においては、空隙部分C442aと空隙部分C444a(すなわち、凸部8351aの基部8348aと先端部分8349a)は、Y軸方向について、同じ幅を有している(図7参照)。また、空隙部分C442bと空隙部分C444b(すなわち、発熱部833の凸部8351bの基部8348bと先端部分8349b)は、同じ幅を有している。しかし、発熱抵抗体830の機能部品を成形するための空隙に接続されている付加的な空隙(すなわち、発熱部の凸部の基部)と、その付加的な空隙にさらに接続されている付加的な空隙(すなわち、発熱部の凸部の先端部分)とは、Y軸方向について、異なる幅を有していてもよい。
In the fourth embodiment, the void portion C 442 a and the void portion C 444 a (that is, the base 8348 a and the
図17は、金型D1および発熱部833の変形例を示す図である。たとえば、図17に示すように、発熱抵抗体830の機能部品を成形するための空隙に接続されている付加的な空隙(すなわち、発熱部の凸部の基部)は、Y軸方向について、その付加的な空隙にさらに接続されている付加的な空隙(すなわち、発熱部の凸部の先端部分)よりも狭い幅を有していてもよい。
FIG. 17 is a view showing a modification of the mold D1 and the
図18は、金型D1および発熱部833の変形例を示す図である。たとえば、図18に示すように、発熱抵抗体830の機能部品を成形するための空隙に接続されている付加的な空隙(すなわち、発熱部の凸部の基部)は、Y軸方向について、その付加的な空隙にさらに接続されている付加的な空隙(すなわち、発熱部の凸部の先端部分)よりも広い幅を有していてもよい。
FIG. 18 is a view showing a modification of the mold D1 and the
また、図18に示すように、付加的な空隙は、一対の空隙部分C44a,bの一方のみに設けられていてもよい。すなわち、凸部は、脚部834a,bの一方のみに設けられていてもよい。
Further, as shown in FIG. 18, the additional air gap may be provided only in one of the pair of air gap portions C44a and C44b. That is, the convex portion may be provided on only one of the
C3.その他:
(1)上記実施形態においては、前端部832は、一定の断面積を有する。しかし、発熱部の前端部は、前端部が延びる方向に垂直な断面における断面積が、前端部が延びる方向について一定ではない態様とすることができる。そのような態様においては、断面積比S1/S2の評価において、発熱部の前端部の断面積S1は、前端部が延びる方向に垂直な任意の断面における断面積のうち最も小さい断面積とする。断面積比S1/S2は、脚部834a,bを成形するための空隙部分C44a,bの大きさに対する、前端部832を成形するための空隙部分C42における原料の抵抗(流れにくさ)の指標であるためである。
C3. Other:
(1) In the above embodiment, the
(2)上記第1および第3の態様においては、空隙部分C441a,443aは、空隙部分C44aに対して、中心軸SCとは逆の側に突出するように配されている(図4および図6参照)。また、空隙部分C441b,C443bは、空隙部分C44bに対して、中心軸SCとは逆の側に突出するように配されている。言い換えれば、凸部8341a,8350aは、脚部834aに対して、中心軸SCとは逆の側に突出するように配されている。また、凸部8341b,8350bは、脚部834bに対して、中心軸SCとは逆の側に突出するように配されている。
(2) In the first and third embodiments, the void portions C441a and 443a are arranged to protrude to the side opposite to the central axis SC with respect to the void portion C44a (FIG. 4 and FIG. 4). 6). In addition, the void portions C441b and C443b are disposed so as to protrude to the side opposite to the central axis SC with respect to the void portion C44b. In other words, the
また、上記第2および第4の態様においては、空隙部分C442a,C444aは、空隙部分C44aの傾斜した後端面からZ軸+方向に突出するように配されている(図5および図7参照)。空隙部分C442b,C444bは、空隙部分C44bの傾斜した後端面からZ軸+方向に突出するように配されている。言い換えれば、凸部8342a,8351aは、脚部834aの傾斜した後端面からZ軸+方向に突出するように配されている。また、凸部8342b,8351bは、脚部834bの傾斜した後端面からZ軸+方向に突出するように配されている。
In the second and fourth embodiments, the void portions C 442 a and C 444 a are arranged to protrude in the Z-axis + direction from the inclined rear end face of the void portion C 44 a (see FIGS. 5 and 7). . The void portions C 442 b and C 444 b are arranged to project in the Z-axis + direction from the inclined rear end face of the void portion C 44 b. In other words, the
しかし、付加的な空隙部分、言い換えれば、脚部に設けられる凸部は、他の態様で設けることもできる。ただし、凸部が配置される箇所が、凸部が設けられている脚部の一部の中で、他方の脚部にもっとも近い部分よりも、他方の脚部から遠い位置であることが好ましい。なお、「凸部が配置される箇所が、凸部が設けられている脚部の一部の中で、他方の脚部にもっとも近い部分よりも、他方の脚部から遠い位置である」とは、凸部の任意の部分が、凸部が設けられている脚部の一部の中で他方の脚部にもっとも近い部分よりも、他方の脚部から遠くなるように設けられることを意味する。そのように凸部を設ける際に設定されるパラメータとしては、凸部を設ける位置と凸部の形状とが含まれる。そのような態様とすれば、導電性セラミックで構成された発熱部が凸部によって短絡してしまう可能性が低い。 However, the additional air gaps, in other words the projections provided on the legs, can also be provided in other ways. However, it is preferable that the location where the convex portion is disposed is a position farther from the other leg than the portion closest to the other leg among the portions of the legs where the convex is provided. . Note that "the location where the convex portion is disposed is a position farther from the other leg portion than the portion closest to the other leg portion among the portions where the convex portion is provided" Means that any part of the convex part is provided to be farther from the other leg than the part closest to the other leg among the parts of the legs provided with the convex part Do. The parameters set when providing such a protrusion include the position where the protrusion is provided and the shape of the protrusion. In such an embodiment, there is a low possibility that the heat generating portion made of the conductive ceramic will be short-circuited by the convex portion.
(3)上記実施形態においては、凸部を構成する空隙部分は、脚部834a,bに一つずつ設けられている。しかし、凸部は、各脚部に二個以上設けることができる。そのような態様においては、凸部は、各脚部に同数設けることが好ましい。そのような態様とすれば、発熱部を射出成形する際、一対の脚部についてより均等に、圧力上昇の程度を緩和することができる。
(3) In the above-described embodiment, the gap portions constituting the convex portion are provided one by one in the
また、各脚部は、脚部が延びる方向について、同じ位置に、それぞれ凸部を備えることがより好ましい。そのような態様とすれば、発熱部を射出成形する際、一対の脚部についてさらに均等に、圧力上昇の程度を緩和することができる。 Further, each leg is more preferably provided with a projection at the same position in the direction in which the leg extends. According to such an aspect, when injection molding the heat generating portion, the degree of pressure increase can be mitigated more evenly for the pair of legs.
(4)上記実施形態においては、凸部8341〜8349は、脚部834に設けられている(図4〜図7、図13〜図18参照)。しかし、凸部は、前端部832や導電部836に設けることもできる。ただし、発熱抵抗体830のうち断面積が最小である部分以外の部位に設けられることが望ましい。
(4) In the said embodiment, the convex parts 8341 to 8349 are provided in the leg part 834 (refer FIGS. 4-7 and FIGS. 13-18). However, the convex portion can also be provided on the
10…グロープラグ
90…内燃機関
100…端子
200…中軸
300…絶縁部材
400…絶縁部材
500…主体金具
510…軸孔
520…工具係合部
540…雄ネジ部
600…リング
700…外筒
710…軸孔
800…セラミックヒータ
810…基体
830…発熱抵抗体
832…前端部
833…発熱部
833p〜833s…発熱部
834a,b…脚部
836a,b…導電部
838…端子部
838a,b…端子部
8341a〜8341f…凸部
8342a〜8342c…凸部
8346a,b…基部
8347a,b…先端部分
8348a,b…基部
8349a,b…先端部分
8350a,b…凸部
8351a,b…凸部
B…バリ
C…空隙
C4…空隙部分
C4p〜C4s…空隙部分C4の第1〜第4の態様
C42…空隙部分
C44a,b…空隙部分
C441a〜C441f…空隙部分
C442a,b…空隙部分
C443a,b…空隙部分
C444a,b…空隙部分
Co1a,b…開口
Co2a,b…開口
Co3a,b…開口
Co4a,b…開口
C442c〜C442e…空隙部分
C6a,b…空隙部分
D1…金型
D2a,b…補助金型
I1…注入路
I2…注入路
LB…バリの寸法
PL…金型の分割線
Pb…バリを測定する箇所
SC…中心軸
10: glow plug 90: internal combustion engine 100: terminal 200: central shaft 300: insulating member 400: insulating member 500: main metal fitting 510: axial hole 520: tool engagement portion 540: external thread portion 600: ring 700:
Claims (6)
導電性セラミックで構成され前記基体に埋め込まれている発熱部であって、
前記発熱部の前端に位置する前端部と、
前記前端部から後端側に向かって延びる一対の脚部と、を備える発熱部と、
前記発熱部の前記導電性セラミックとは異なる導電性セラミックで構成され、前記基体に埋め込まれており、それぞれ前記脚部に接続されて後端側に向かって略一定の断面積を保持しつつ延びる一対の導電部と、
を備えるセラミックヒータであって、
前記発熱部のうち断面積が最も小さい部分の断面積S1の前記脚部の断面積S2に対する比S1/S2は、0.4以下であり、
前記発熱部は、前端から後端に向かう方向について前記脚部の断面積よりも小さい断面積で設けられる凸部を、前記脚部上に備えており、
前記凸部は、
前記脚部において、前記セラミックヒータの中心軸とは逆の側に突出しており、
前記発熱部のうち断面積が最小である部分以外の部位に設けられており、
前記凸部が配置される箇所は、前記凸部が設けられている前記脚部の一部の中で、他方の前記脚部にもっとも近い部分よりも、前記他方の脚部から遠い位置で設けられている、セラミックヒータ。 A substrate made of insulating ceramic,
A heat generating portion made of conductive ceramic and embedded in the substrate,
A front end portion located at the front end of the heat generating portion;
A heat generating portion comprising a pair of legs extending from the front end toward the rear end;
The heat-generating portion is made of a conductive ceramic different from the conductive ceramic, is embedded in the base, and is connected to the legs and extends while maintaining a substantially constant cross-sectional area toward the rear end side A pair of conductive parts,
A ceramic heater comprising
Ratio S1 / S2 with respect to the cross-sectional area S2 of the said leg part of the cross-sectional area S1 of the part with the smallest cross-sectional area among the said heat-emitting part is 0.4 or less,
The heat generating portion includes, on the leg, a convex portion provided with a cross-sectional area smaller than a cross-sectional area of the leg in a direction from the front end to the rear end.
The convex portion is
The leg portion protrudes to the side opposite to the central axis of the ceramic heater,
It is provided in a part other than the part where the cross-sectional area is the smallest among the heat generating parts,
The portion where the convex portion is disposed is provided at a position farther from the other leg portion than the portion closest to the other leg portion among the portions of the leg portion in which the convex portion is provided. The ceramic heater has been
前記凸部は、前記一対の脚部が延びる方向に垂直な任意の断面において、前記各脚部の最短距離を結ぶ線分上にはない位置に、設けられている、セラミックヒータ。 The ceramic heater according to claim 1, wherein
The ceramic heater, wherein the convex portion is provided at a position not on a line segment connecting the shortest distances of the legs in an arbitrary cross section perpendicular to a direction in which the pair of legs extend.
前記凸部は、前記脚部から離れる方向に沿って、第1の部分と、前記第1の部分よりも断面積が大きい第2の部分と、を備える、セラミックヒータ。 The ceramic heater according to claim 1 or 2 , wherein
The ceramic heater, wherein the protrusion includes a first portion and a second portion having a larger cross-sectional area than the first portion along a direction away from the leg.
前記発熱部は、前記各脚部に同数の前記凸部を備えている、セラミックヒータ。 The ceramic heater according to any one of claims 1 to 3, wherein
The ceramic heater, wherein the heat generating portion includes the same number of convex portions on each of the leg portions.
前記発熱部は、前記各脚部上であって、前記一対の脚部が延びる方向について、同じ位置に、前記凸部を備えている、セラミックヒータ。 The ceramic heater according to claim 4,
The ceramic heater, wherein the heat generating portion includes the convex portion at the same position on each of the legs and in a direction in which the pair of legs extend.
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