JPH02183718A - グロープラグ - Google Patents
グロープラグInfo
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- JPH02183718A JPH02183718A JP256689A JP256689A JPH02183718A JP H02183718 A JPH02183718 A JP H02183718A JP 256689 A JP256689 A JP 256689A JP 256689 A JP256689 A JP 256689A JP H02183718 A JPH02183718 A JP H02183718A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はセラミックス焼結体製の発熱部を備えたグロー
プラグに係り、特に耐熱性が著しく改善されたグロープ
ラグに関する。
プラグに係り、特に耐熱性が著しく改善されたグロープ
ラグに関する。
［従来の技術］
セラミックス焼結体製の発熱部を備えたグロープラグに
おいては、該発熱部はＷ（タングステン）等の高融点金
属線を発熱体とし、これを埋設するように焼結した構成
となっている。なお、この発熱部は筒状のケーシングの
先端から突出するように該ケーシングに固着される。こ
のケーシングは、その外周に雄ねじが刻設されており、
内燃機関等に螺着される。
おいては、該発熱部はＷ（タングステン）等の高融点金
属線を発熱体とし、これを埋設するように焼結した構成
となっている。なお、この発熱部は筒状のケーシングの
先端から突出するように該ケーシングに固着される。こ
のケーシングは、その外周に雄ねじが刻設されており、
内燃機関等に螺着される。
発熱部を構成するセラミックスとしては５ｉｓＮ４
（窒化珪素）が採用されることが多い。
（窒化珪素）が採用されることが多い。
［発明が解決しようとする課題］
従来のグロープラグは、自動車用ディーゼルエンジン向
けに開発されたものであり、通常の使用条件では表面温
度が９００℃前後である。しかしながら、例えばガスイ
ンジェクションディーゼルエンジンのようにその表面温
度がさらに高（なる使用条件の下では、次の理由から使
用に耐えない。
けに開発されたものであり、通常の使用条件では表面温
度が９００℃前後である。しかしながら、例えばガスイ
ンジェクションディーゼルエンジンのようにその表面温
度がさらに高（なる使用条件の下では、次の理由から使
用に耐えない。
即ち、５ｉｓＮ＋の熱伝導率が低いので、表面温度を高
温に保持しようとすると内外の温度差が大きくなり熱応
力が大きくなる。この結果破損する。また、５ｉｓＮ＋
とＷの線膨張係数が異なるため焼結後残留応力が発生す
るという欠点もある。
温に保持しようとすると内外の温度差が大きくなり熱応
力が大きくなる。この結果破損する。また、５ｉｓＮ＋
とＷの線膨張係数が異なるため焼結後残留応力が発生す
るという欠点もある。
このように、従来のグロープラグは高温下での使用がで
きず、耐熱性が低いという問題があった。
きず、耐熱性が低いという問題があった。
本発明は上記従来の問題点を解決し、耐熱性の著しく高
いグロープラグを提供することを目的とするものである
。
いグロープラグを提供することを目的とするものである
。
［課題を解決するための手段］
本発明のグロープラグは、ケーシングの先端側に、発熱
体がセラミックス焼結体に埋設されてなる発熱部が設け
られているグロープラグにおいて、該発熱体はタングス
テン（Ｗ）よりなり、セラミックス焼結体は窒化アルミ
ニウム（ＡＩｌＮ）焼結体であって、かつ該窒化アルミ
ニウム焼結体の表面には気相法により炭化珪素（Ｓ ｉ
Ｃ）被覆層が形成されていることを特徴とする。
体がセラミックス焼結体に埋設されてなる発熱部が設け
られているグロープラグにおいて、該発熱体はタングス
テン（Ｗ）よりなり、セラミックス焼結体は窒化アルミ
ニウム（ＡＩｌＮ）焼結体であって、かつ該窒化アルミ
ニウム焼結体の表面には気相法により炭化珪素（Ｓ ｉ
Ｃ）被覆層が形成されていることを特徴とする。
［作用］
ＡＩｔＮ焼結体には
■ 熱伝導率が高い。
■ 熱膨張係数がＷ発熱体の熱膨張係数に近い。
■ 電気体積抵抗率が高い。
■ 強度が高い。
■ 高温においてもＷと反応しない。
という特性がある。これらの特性は、グロープラグ用セ
ラミックス焼結体が必要とする特性とすべて合致するも
のであり、Ａｌ２Ｎ焼結体はグロープラグ用セラミック
ス焼結体に好適な材料である。
ラミックス焼結体が必要とする特性とすべて合致するも
のであり、Ａｌ２Ｎ焼結体はグロープラグ用セラミック
ス焼結体に好適な材料である。
特に、■、■については従来の５ｉｚＮ＋焼結体にない
優れた特性である。
優れた特性である。
ＡｆＬＮ焼結体の熱伝導率は１００〜１５０Ｗ／ｍ−ｋ
（室温）、５ｉａＮ＋焼結体の熱伝導率は約２０Ｗ／ｍ
−ｋ（室温）である。高温になると両者の熱伝導率は低
下する。１０００℃における熱伝導率は両者とも室温の
１／２程度であり、ＡｕＮ焼結体の優位性は室温時と同
等である。グロープラグ形状、使用雰囲気条件、表面温
度が等しい場合、従来のＳｉ３Ｎ４焼結体からＡｕＮ焼
結体に替えると発熱部の内外の温度差を１１５以下に低
減できる。熱応力は温度差以外にヤング率、熱膨張係数
、ポアソン比の影響を受けるので、これらの物性値を考
慮して比較すると、従来の５ｉｓＮ＋焼結体に比べ、Ａ
ｆＬＮ焼結体の場合熱応力は１／３以下に低減できる。
（室温）、５ｉａＮ＋焼結体の熱伝導率は約２０Ｗ／ｍ
−ｋ（室温）である。高温になると両者の熱伝導率は低
下する。１０００℃における熱伝導率は両者とも室温の
１／２程度であり、ＡｕＮ焼結体の優位性は室温時と同
等である。グロープラグ形状、使用雰囲気条件、表面温
度が等しい場合、従来のＳｉ３Ｎ４焼結体からＡｕＮ焼
結体に替えると発熱部の内外の温度差を１１５以下に低
減できる。熱応力は温度差以外にヤング率、熱膨張係数
、ポアソン比の影響を受けるので、これらの物性値を考
慮して比較すると、従来の５ｉｓＮ＋焼結体に比べ、Ａ
ｆＬＮ焼結体の場合熱応力は１／３以下に低減できる。
この結果、従来のＳｉ３Ｎ、焼結体をＡＩＬＮ焼結体に
替えることにより高温での耐熱性を向上できる。
替えることにより高温での耐熱性を向上できる。
Ｗ、Ｓｉ３Ｎ＋焼結体、ＡｉＮ焼結体の熱膨張係数を表
−１に示す。
−１に示す。
表−１
ＳｉｚＮ＋焼結体、Ａｌ２Ｎ焼結体の焼結温度は近い、
焼結温度〜室温までの温度差が等しいとすると焼結後Ｗ
発熱体に発生する残留応力の大きさは、Ｗと焼結体との
熱膨張係数の差の大小によって決まる１表−１の熱膨張
係数が焼結温度まで通用できるとすれば、 ＷとＳｉ３Ｎ＋焼結体との熱膨張係数の差＝２、 ２
Ｘ １０−ａ／ｌ ＷとＡｌ２Ｎ焼結体との熱膨張係数の差＝ｏ、５ｘｔｏ
−６／ｌ になる。この結果、従来のＳｉ３Ｎ４焼結体に比べ、Ａ
ＩＬＮ焼結体では、焼結後、Ｗ発熱体に発生する残留応
力が１／４程度に低減する。残留応力が低減すれば、熱
サイクルによるＷ発熱体の疲労が低減し、耐久性が向上
する。
焼結温度〜室温までの温度差が等しいとすると焼結後Ｗ
発熱体に発生する残留応力の大きさは、Ｗと焼結体との
熱膨張係数の差の大小によって決まる１表−１の熱膨張
係数が焼結温度まで通用できるとすれば、 ＷとＳｉ３Ｎ＋焼結体との熱膨張係数の差＝２、 ２
Ｘ １０−ａ／ｌ ＷとＡｌ２Ｎ焼結体との熱膨張係数の差＝ｏ、５ｘｔｏ
−６／ｌ になる。この結果、従来のＳｉ３Ｎ４焼結体に比べ、Ａ
ＩＬＮ焼結体では、焼結後、Ｗ発熱体に発生する残留応
力が１／４程度に低減する。残留応力が低減すれば、熱
サイクルによるＷ発熱体の疲労が低減し、耐久性が向上
する。
以上述べたように、従来のＳｉ３Ｎ＋焼結体に比べ、Ａ
ｌ１Ｎ焼結体はグロープラグ用セラミックス焼結体に好
適な材料であるが、１つ欠点がある。即ち、非酸化雰囲
気ではＡｕＮ焼結体は１８００℃まで使用可能であるが
、酸化霊囲気では１０００℃以上になるとＡｊ２Ｎが０
２と反応してｆｉ、Ｉ１２０３に変化し高温での耐酸化
性が劣る。
ｌ１Ｎ焼結体はグロープラグ用セラミックス焼結体に好
適な材料であるが、１つ欠点がある。即ち、非酸化雰囲
気ではＡｕＮ焼結体は１８００℃まで使用可能であるが
、酸化霊囲気では１０００℃以上になるとＡｊ２Ｎが０
２と反応してｆｉ、Ｉ１２０３に変化し高温での耐酸化
性が劣る。
一般のグロープラグの使用条件は、大気中で発熱部表面
温度が１０００℃以上である。従って、ＡＩｔＮ焼結体
の高温耐酸化性を改善する必要がある。なぜならグロー
プラグは熱サイクルを繰り返すため、高温時にＡｌ２Ｎ
焼結体の酸化により生じたＡｌ１２０ａ層は、その熱膨
張係数がＡｉＮ焼結体と異なるため低温時にＡｌ２Ｎ焼
結体から剥離する。この過程を繰り返すとＡ４２Ｎ焼結
体は消耗し、ついにはＷ発熱体が露出し酸化され破断す
る結果となる。
温度が１０００℃以上である。従って、ＡＩｔＮ焼結体
の高温耐酸化性を改善する必要がある。なぜならグロー
プラグは熱サイクルを繰り返すため、高温時にＡｌ２Ｎ
焼結体の酸化により生じたＡｌ１２０ａ層は、その熱膨
張係数がＡｉＮ焼結体と異なるため低温時にＡｌ２Ｎ焼
結体から剥離する。この過程を繰り返すとＡ４２Ｎ焼結
体は消耗し、ついにはＷ発熱体が露出し酸化され破断す
る結果となる。
Ａ４２Ｎ焼結体の高温耐酸化性を改善する方法は、高温
においても安定性が優れている材料を発熱部表面に被覆
することである。この場合、被覆材料には、 ■ 高温においても耐酸化性、耐食性に優れている。
においても安定性が優れている材料を発熱部表面に被覆
することである。この場合、被覆材料には、 ■ 高温においても耐酸化性、耐食性に優れている。
■ 熱膨張係数がＡｎＮ焼結体の熱膨張係数に近い。
■ 熱伝導率が高い。
■ ＡλＮ焼結体との密着性が良い。
の特性が要求される。
気相法によるＳｉＣ被覆層は上記のすべての特性を満足
する好適な材料である。
する好適な材料である。
すなわち、気相法によるＳｉＣ被覆層は！ 緻密で高純
度であるところから高温においても耐酸化性、耐食性が
高い、従って、ＡｆＮ焼結体の酸化を防止するとともに
発熱部の耐酸化性、耐食性を向上させる。
度であるところから高温においても耐酸化性、耐食性が
高い、従って、ＡｆＮ焼結体の酸化を防止するとともに
発熱部の耐酸化性、耐食性を向上させる。
！■ 熱膨張係数が４． ｓ ｘ １０−”／ｌ （
室温〜４００℃）でＡｌ２Ｎ焼結体の熱膨張係数に近い
。従って、気相法によるＳｉＣ付着後の残留応力が小さ
く、熱サイクルによる疲労が少ない。
室温〜４００℃）でＡｌ２Ｎ焼結体の熱膨張係数に近い
。従って、気相法によるＳｉＣ付着後の残留応力が小さ
く、熱サイクルによる疲労が少ない。
■ 熱伝導率は６７Ｗ／ｍ−ｋ（室温）であるＡｉＮ焼
結体より低いが、他のセラミックスに比較すれば高熱伝
導率体に属する。従フて、ＳｉＣ被覆層の内外の温度差
は小さく、被覆層形成による温度分布の変化は小さい。
結体より低いが、他のセラミックスに比較すれば高熱伝
導率体に属する。従フて、ＳｉＣ被覆層の内外の温度差
は小さく、被覆層形成による温度分布の変化は小さい。
ＩＶ Ａｌ１Ｎ焼結体との濡れ性は非常に良好、であ
る。
る。
である。
［実施例］
以下図面に示す実施例を参照しながら本発明について更
に詳細に説明する。
に詳細に説明する。
第１図は本発明の実施例に係るグロープラグの縦断面図
、第２図は第１図ＩＩ −ＩＩ Ｍに沿う断面の模式的
な拡大図である。符号１はケーシングであり、略筒状で
あってその周面にねじ２が刻設されている。該ケーシン
グ１の後端には電気絶縁材３を介して中心電極保持部材
４が設けられている。
、第２図は第１図ＩＩ −ＩＩ Ｍに沿う断面の模式的
な拡大図である。符号１はケーシングであり、略筒状で
あってその周面にねじ２が刻設されている。該ケーシン
グ１の後端には電気絶縁材３を介して中心電極保持部材
４が設けられている。
この中心電極保持部材４にはナツト（図示せず）を介し
てプラス側リード線が連結される。
てプラス側リード線が連結される。
符号５は発熱部を示し、ケーシング１にその基端側が挿
入され、該発熱部５の外周面とケーシング１の内周面と
がろう付により固着されている。
入され、該発熱部５の外周面とケーシング１の内周面と
がろう付により固着されている。
図中にドツトを付し、符号６で示す領域がろう行部分を
示す。
示す。
本発明において、この発熱部５は、ＡｕＮの焼結体７と
、該焼結体７内に埋設されたＷよりなる発熱体８とを備
え、しかも、該焼結体７はその表面に気相法によりＳｉ
Ｃ被覆層９が形成されている。
、該焼結体７内に埋設されたＷよりなる発熱体８とを備
え、しかも、該焼結体７はその表面に気相法によりＳｉ
Ｃ被覆層９が形成されている。
発熱体８は焼結体７の一端面から焼結体７の先端近くま
で延在し、次いで前記ろう行部分６まで戻るように設け
られ、該ろう行部分において焼結体７の外周面に露出し
、ろう付によりケーシング１に導通されている。
で延在し、次いで前記ろう行部分６まで戻るように設け
られ、該ろう行部分において焼結体７の外周面に露出し
、ろう付によりケーシング１に導通されている。
前記中心電極保持部材４には中心電極１０が挿通、保持
されており、該中心電極１０の先端面は焼結体７の端面
に当接している。そして、この端面には発熱体８の一端
が露出しており、ろう付により該発熱体８の一端と中心
電極１０とが接合され、導通されている。
されており、該中心電極１０の先端面は焼結体７の端面
に当接している。そして、この端面には発熱体８の一端
が露出しており、ろう付により該発熱体８の一端と中心
電極１０とが接合され、導通されている。
このように構成されたグロープラグにおいて発熱体８が
Ｗよりなり、焼結体７がＡｌ２．Ｎ焼結体よりなるため
、発熱体８と焼結体７の熱膨張係数がほぼ一致し、焼結
後の残留応力が小さく熱サイクルによる疲労が少ない。
Ｗよりなり、焼結体７がＡｌ２．Ｎ焼結体よりなるため
、発熱体８と焼結体７の熱膨張係数がほぼ一致し、焼結
後の残留応力が小さく熱サイクルによる疲労が少ない。
しかも、焼結体７の高熱伝導率により焼結体７の内外の
温度差が小さく、温度差による熱応力も小さい。
温度差が小さく、温度差による熱応力も小さい。
また、Ａｌ２Ｎの酸化防止のために焼結体７の表面に形
成されたＳｉＣ被覆層９は、緻密で高純度であるところ
から、焼結体フの耐酸化性及び耐食性が高められ、耐久
性が著しく向上する。しかも、焼結体７と被覆層９とは
、熱膨張係数がほぼ一致しているため、被覆層９付着後
の残留応力が小さい、また被覆層９は熱伝導率が高く、
被覆層９の内外の温度差は小さい。
成されたＳｉＣ被覆層９は、緻密で高純度であるところ
から、焼結体フの耐酸化性及び耐食性が高められ、耐久
性が著しく向上する。しかも、焼結体７と被覆層９とは
、熱膨張係数がほぼ一致しているため、被覆層９付着後
の残留応力が小さい、また被覆層９は熱伝導率が高く、
被覆層９の内外の温度差は小さい。
このような本発明のグロープラグの発熱部５は、ＡｉＮ
粉末中にＷ装発熱体８を埋設して焼結し、次いで、常法
によりＣＶＤ法でＳｉＣ被覆層９を形成することにより
、容易に製造することができる。
粉末中にＷ装発熱体８を埋設して焼結し、次いで、常法
によりＣＶＤ法でＳｉＣ被覆層９を形成することにより
、容易に製造することができる。
本発明においては、ＳＩＣ被覆層９はＡＪ２Ｎの酸化防
止、経済性等の面から、厚さ５〜８００μｍ程度に形成
するのが好ましい。
止、経済性等の面から、厚さ５〜８００μｍ程度に形成
するのが好ましい。
［発明の効果］
以上詳述した通り、本発明のグロープラグは、耐熱性に
著しく優れ、耐酸化性、耐食性も極めて良好であり、耐
久性が高い、このため、ガスインジェクションディーゼ
ル機関等の高い使用温度にも優れた耐久性を示し、長期
間安定に使用することが可能とされる。
著しく優れ、耐酸化性、耐食性も極めて良好であり、耐
久性が高い、このため、ガスインジェクションディーゼ
ル機関等の高い使用温度にも優れた耐久性を示し、長期
間安定に使用することが可能とされる。
第１図は実施例に係るグロープラグの縦断面図、第２図
は第１図ＩＩ −ＩＩ線に沿う断面の模式的な拡大図で
ある。 １・・・ケーシング、 ５・・・発熱部、７・・・
ＡｆｉＮ焼結体、 ８・・・Ｗ装発熱体、９・・・Ｓｉ
Ｃ被覆層。 代理人 弁理士 重 野 剛
は第１図ＩＩ −ＩＩ線に沿う断面の模式的な拡大図で
ある。 １・・・ケーシング、 ５・・・発熱部、７・・・
ＡｆｉＮ焼結体、 ８・・・Ｗ装発熱体、９・・・Ｓｉ
Ｃ被覆層。 代理人 弁理士 重 野 剛
Claims (1)
- （１） ケーシングの先端側に、発熱体がセラミックス
焼結体に埋設されてなる発熱部が設けられているグロー
プラグにおいて、該発熱体はタングステンよりなり、セ
ラミックス焼結体は窒化アルミニウム焼結体であって、
かつ該窒化アルミニウム焼結体の表面には気相法により
炭化珪素被覆層が形成されていることを特徴とするグロ
ープラグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP256689A JPH02183718A (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | グロープラグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP256689A JPH02183718A (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | グロープラグ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02183718A true JPH02183718A (ja) | 1990-07-18 |
Family
ID=11532920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP256689A Pending JPH02183718A (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | グロープラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02183718A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5264681A (en) * | 1991-02-14 | 1993-11-23 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater |
| US6018142A (en) * | 1997-03-03 | 2000-01-25 | Korea Research Institiute Of Chemical Technology | Glow plug ceramic heater |
| EP0992472A2 (en) * | 1998-10-07 | 2000-04-12 | Ngk Insulators, Ltd. | Corrosion-resistant members against a chlorine-based gas |
| KR100381588B1 (ko) * | 1998-09-29 | 2003-04-26 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | 구조체 및 그 구조체의 제조방법 |
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1989
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