JP6899243B2 - 高温用保持治具 - Google Patents

Description

本発明は、セラミック製の被保持物を保持する高温用保持治具に関する。

従来から、金属とセラミックをロウ付け結合する際、高温に晒されるこれら部材を支持固定するための治具が用いられている（特許文献１参照）。この治具として、治具そのものをＢＮを主成分とする焼結体から形成したり、治具の表面にＢＮ膜をコーティングしたものが例示されている。
又、カーボン基板にセラミックコーティングした取付け治具も開発されている（特許文献２参照）。

特開昭６０−１２００４８号公報 特開昭６２−１２４０７２号公報

しかしながら、治具そのものをＢＮ等のセラミックで形成することは、コストが高く、ＢＮの硬度が高くて加工が困難であるという問題がある。さらに、ＢＮは脆いため、治具がセラミック製の被保持物と接して破損する恐れがあり、破損した場合には高価なＢＮ製治具の全体を交換する必要がある。
一方、カーボン基材にＢＮ膜をコーティングした場合、コストアップは抑制されるものの、使用につれてＢＮ膜が摩耗して基材のカーボンが露出し、セラミック製の被保持物と接触するおそれがある。そして、カーボンがセラミック製の被保持物と接触すると、被保持物が淡色の場合には付着した黒いカーボンが目立って外観が劣ると共に、カーボンが導電性であるために絶縁性が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、絶縁性セラミック製の被保持物の外観や絶縁性の低下を抑制し、コストアップをも抑制した高温用保持治具の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の高温用保持治具は、絶縁性セラミック製の被保持物を保持する高温用保持治具であって、カーボン製のベース部と、前記被保持物に接触して保持し、前記ベース部と別体をなして該ベース部に取り付けられる絶縁性の保持部材と、を備えてなる。

この高温用保持治具によれば、被保持物に接触して保持する保持部材を、絶縁性とすると共にベース部と別体で取り付けられる構造としている。このため、ＢＮ等の高価な絶縁体を治具全体でなく、保持部材の部位のみに適用すればよいのでコストアップを抑制でき、保持部材が破損しても保持部材のみを交換できる。
そして、ベース部自体はカーボン製としているので、熱膨張率が低くて高温でも保持の位置決めが正確になると共に、加工が容易である。
又、保持部材自体は絶縁体をコーティング等でなく無垢材としているので、コーティングが摩耗してベース部のカーボンが露出することもない。このため、ベース部のカーボンがセラミック製の被保持物の外観や絶縁性の低下を抑制できる。

本発明の高温用保持治具において、前記保持部材は、ＢＮ，Ｓｉ_３Ｎ_４、又は耐熱樹脂であってもよい。
この高温用保持治具によれば、種々の使用温度に応じて保持部材を形成することができる。

本発明の高温用保持治具において、前記保持部材の最小厚みが１ｍｍ以上であってもよい。
この高温用保持治具によれば、保持部材の強度が高くなって破損し難くなる。

本発明の高温用保持治具において、前記保持部材の一部が前記ベース部に埋め込まれてなってもよい。
この高温用保持治具によれば、保持部材をベース部に確りと固定できると共に、固定が容易となり、かつ保持部材の一部がベース部で支えられるので、保持部材を薄くしたり小さくしてその材料の使用量を低減してコストダウンを図ることができる。

本発明の高温用保持治具において、前記ベース部と前記保持部材とが着脱可能に取り付けられていてもよい。
この高温用保持治具によれば、保持部材及びベース部のうち破損した部材のみを交換等すればよいので、作業性の向上及びコストダウンを図ることができる。

この発明によれば、セラミック製の被保持物の外観や絶縁性の低下を抑制し、コストアップをも抑制した高温用保持治具が得られる。

本発明の実施形態に係る高温用保持治具の被保持物を例示する斜視図である。 本発明の実施形態に係る高温用保持治具の平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る高温用保持治具１０の被保持物２０を例示する斜視図、図２は高温用保持治具１０の平面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図を示す。

図１に示す被保持物２０は、セラミックヒータ３０のセラミック基体として構成され、略円筒状をなしている。セラミックヒータ３０は、セラミック基体（被保持物）２０の外表面に設けた１対の電極パッド２０ｐに、それぞれ接続端子２２をロウ付け接合部ＢＲにてロウ付けしてなる。セラミック基体２０は、発熱抵抗体を内包し、接続端子２２に通電することで、発熱抵抗体が発熱するようになっている。
なお、このセラミックヒータ３０は、公知の筒状のガスセンサ素子に挿入され、内燃機関の排気ガス中の酸素を検出するガスセンサを構成する。そして、セラミックヒータ３０を加熱することで、ガスセンサ素子を活性化温度に保持して酸素の検出を行うようになっている。

次に、図２、図３を参照し、高温用保持治具１０の構成について説明する。
図２に示すように、高温用保持治具１０は、略矩形板状のカーボン製のベース部２と、ベース部２と別体をなしてベース部２に自身の一部が埋め込まれて取り付けられるＢＮ製の保持部材４とを備える。保持部材４は上面が波型に凹凸する短冊状をなし（図３）、１対の保持部材４が長手方向を揃えてベース部２上に離間して配置されている。
そして、各セラミック基体（被保持物）２０は、その軸方向が各保持部材４の長手方向と直交するようにして１対の保持部材４を跨ぐように保持部材４上に設置されている。具体的には、保持部材４の対向する１つの凹部に１つのセラミック基体２０が収容されるようにして保持部材４に接して保持されている。
又、本実施形態では、ベース部２には、各保持部材４の平面寸法よりやや大きい１対の溝２ｇが彫られており、各溝２ｇに各保持部材４の一部が埋め込まれて嵌合されている。さらに、各保持部材４の両端部にはフランジ部４ｆが設けられ、このフランジ部４ｆにピン８等を挿通することで保持部材４をベース部２に着脱可能に取り付けることができ、保持部材４をベース部２から取り外して交換等が可能になっている。

そして、図２に示すように、保持部材４にセラミック基体２０を複数保持すると共に、ベース部２の所定位置に接続端子２２を保持した状態で、セラミック基体２０と接続端子２２の間をロウ付け接合部ＢＲにてロウ付けして作業が終了する。

以上のように、本実施形態においては、被保持物２０に接触して保持する保持部材４を、絶縁性とすると共にベース部２と別体としてベース部２に取り付けられる構造としている。このため、ＢＮ等の高価な絶縁体を治具全体でなく、保持部材４の部位のみに適用すればよいのでコストアップを抑制でき、保持部材４が破損しても保持部材４のみを交換できる。
そして、ベース部２自体はカーボン製としているので、熱膨張率が低くて高温でも保持の位置決めが正確になると共に、加工が容易である。
又、保持部材４自体は絶縁体をコーティング等でなく無垢材としているので、コーティングが摩耗してベース部２のカーボンが露出することもない。このため、セラミック製の被保持物２０の外観や絶縁性の低下を抑制できる。

保持部材４は、ＢＮ，Ｓｉ_３Ｎ_４、又は耐熱樹脂とすることができる。保持部材をＢＮ，又はＳｉ_３Ｎ_４から構成した場合、例えば最大１２００℃の環境で高温用保持治具１０を使用できる。
保持部材を耐熱樹脂から構成した場合、例えば最大４００℃の環境で高温用保持治具１０を使用できる。耐熱樹脂としては、例えばＰＥＥＫ(ポリエーテルエーテルケトン)やＰＡＩ（ポリアミドイミド）等が挙げられる。

又、保持部材４の最小厚みが１ｍｍ以上であると、保持部材４の強度が高くなって破損し難くなる。
又、本実施形態においては、保持部材４の一部がベース部２に埋め込まれている。これにより、保持部材４をベース部２に確りと固定できると共に、固定が容易となり、かつ保持部材４の一部がベース部２で支えられるので、保持部材４を薄くしたり小さくしてその材料の使用量を低減してコストダウンを図ることができる。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。例えば、ベース部２への保持部材４の取付けは限定されず、例えばフランジ部を設けずにピンで固定したり、保持部材とベース部の接触部分に凹凸を設け、保持部材がベース部に嵌合した状態で固定してもよい。

２ ベース部
４ 保持部材
２０ 被保持物
１０ 高温用保持治具

Claims (5)

1. 絶縁性セラミック製の被保持物を保持する高温用保持治具であって、
   カーボン製のベース部と、
   前記被保持物に接して保持し、前記ベース部と別体をなして該ベース部に取り付けられる絶縁性の保持部材と、を備えてなる高温用保持治具。
2. 前記保持部材は、ＢＮ，Ｓｉ_３Ｎ_４、又は耐熱樹脂である請求項１に記載の高温用保持治具。
3. 前記保持部材の最小厚みが１ｍｍ以上である請求項１又は２に記載の高温用保持治具。
4. 前記保持部材の一部が前記ベース部に埋め込まれてなる請求項１〜３のいずれか一項に記載の高温用保持治具。
5. 前記ベース部と前記保持部材とが着脱可能に取り付けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の高温用保持治具。

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