JPH0293209A - Glow-plug for diesel engine - Google Patents

Glow-plug for diesel engine

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JPH0293209A
JPH0293209A JP24557088A JP24557088A JPH0293209A JP H0293209 A JPH0293209 A JP H0293209A JP 24557088 A JP24557088 A JP 24557088A JP 24557088 A JP24557088 A JP 24557088A JP H0293209 A JPH0293209 A JP H0293209A
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JP
Japan
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holder
lead
ceramic
metal
green
Prior art date
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Pending
Application number
JP24557088A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiji Okazaki
岡崎 清治
Shigeki Yokoyama
茂樹 横山
Hiroji Hatanaka
広二 畑中
Takashi Aota
隆 青田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jidosha Kiki Co Ltd
Proterial Ltd
Original Assignee
Jidosha Kiki Co Ltd
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
Application filed by Jidosha Kiki Co Ltd, Hitachi Metals Ltd filed Critical Jidosha Kiki Co Ltd
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Priority to DE3837128A priority patent/DE3837128C2/en
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Priority to US07/642,703 priority patent/US5189280A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Abstract

PURPOSE:To sharply improve the airtightness and reliability by forming integrally a U-shaped heat generating section of a ceramic heater which is held at the tip end section of a hollow holder and a pair of lead sections by means of a conductive ceramics, and inserting a ceramic insulation sheet into the slit between the lead sections to form a reaction layer through a metallic soldering material and connecting them into one body. CONSTITUTION:A ceramic heater 11 is formed by mixing conductive sialon powder, for instance, with thermoplastic resin, etc., and kneading the mixture. At the central section of the heater 11 a slit 25 is formed from a heat generating section 20 to between the lead sections 21 and 22 and between the lead sections 21 and 22, an insulation sheet which is formed for instance, of an insulating ceramic material is inserted to a section which corresponds to the tip end section of a holder 12 that is substantially tubular and made of metal, and a metallic soldering material 27 is inserted or painted among the lead sections 21 and 22 and insulation sheet 26, and they are heated in vacuum or an inert gas, and a reaction layer is formed by the lead sections 21 and 22 and they are connected as one body. The metallic soldering material 27 contains titanium and the rest is made preferably by a combination of a metal foil that contains more than one kinds of copper, nickel, and silver, paste, and one or more than two kinds of coating materials.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの副燃焼室または燃焼室内
の予熱に使用するグロープラグに関し。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a glow plug used for preheating the auxiliary combustion chamber or combustion chamber of a diesel engine.

特に速熱型の機能を有し、かつ長時間のアフターグロー
を達成し得るセラミックヒータを備えたディーゼルエン
ジン用グロープラグの改良に関するものである。
In particular, the present invention relates to an improvement in a glow plug for a diesel engine equipped with a ceramic heater that has a fast heating function and can achieve long-term afterglow.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

−iにディーゼルエンジンは低温時の始動性が悪いため
、副燃焼室または燃焼室内にグローブラグを設置し1通
電発熱により、吸気温度の上昇または着火源用として、
エンジンの始動性を向上させる方法を採用している。こ
の種のグロープラグとしては、従来金属製シース内に耐
熱絶緑粉末を充填し、鉄クロム、ニッケル等からなるコ
イル状発熱線を埋設した。いわゆるシース型と称するも
のが一般的である。またそれ以外にも特開昭57−41
523号公報等に示されるように、タングステン等によ
る発熱線を、絶緑性を有する窒化ケイ素等のセラミック
材中に埋設した棒状ヒータを使用したセラミックヒータ
型も知られている。このようなセラミックヒータ型は、
耐熱絶緑粉末およびシースを介して間接加熱するシース
型に比べ、熱伝達効率を向上させ得ると共に1発熱特性
の面でも優れ、加熱時に短時間で発熱して温度立ち上り
特性を大幅に向上させ、速熱型の性能を有するため。
-i Diesel engines have poor startability at low temperatures, so a globe lug is installed in the auxiliary combustion chamber or combustion chamber to generate electricity and heat to raise the intake air temperature or as an ignition source.
A method is used to improve engine startability. Conventionally, this kind of glow plug has a metal sheath filled with heat-resistant, never-green powder, and a coiled heating wire made of iron chromium, nickel, etc. buried therein. The so-called sheath type is common. In addition, there are also JP-A-57-41
As shown in Japanese Patent No. 523, etc., a ceramic heater type is also known that uses a rod-shaped heater in which a heating wire made of tungsten or the like is embedded in a ceramic material such as silicon nitride which has a non-greening property. This type of ceramic heater is
Compared to the sheath type, which heats indirectly through a heat-resistant green powder and a sheath, it improves heat transfer efficiency and also has superior heat generation characteristics.It generates heat in a short time when heated, greatly improving temperature rise characteristics. Because it has fast heating performance.

近年盛んに採用されるようになっている。It has been widely adopted in recent years.

しかしながら、上記セラミックヒータ型のグロープラグ
は1例えば窒化ケイ素のような絶緑性セラミック材の内
部に、タングステン等の金属製発熱線を埋設した構造で
あり、しかもこれら両部材間の熱膨張率が異なるため、
特に発熱時における急激な温度上昇とその繰り返し使用
とが、セラミックヒータの耐久性を減するおそれがある
。従って耐熱強度等の信鎖性の面で問題があり、さらに
コスト高を招くという欠点があった。
However, the ceramic heater type glow plug described above has a structure in which a heating wire made of a metal such as tungsten is embedded inside a non-green ceramic material such as silicon nitride, and the coefficient of thermal expansion between these two members is Due to different
In particular, the rapid temperature rise during heat generation and its repeated use may reduce the durability of the ceramic heater. Therefore, there were problems in terms of reliability such as heat resistance strength, and there was also a drawback that it led to higher costs.

上記問題点を解消するものとして2発熱線を絶緑性セラ
ミック材と略々間等の熱膨張率を有する導電性セラミッ
ク材で形成したセラミックヒータ構造が1例えば特開昭
60−9085号公報や、同6〇−14784号公報等
により提案されている。しかしいずれもグロープラグと
して使用するには、構造上および機能面からも未だ問題
があり、実用化するには至っていない。
To solve the above problems, there is a ceramic heater structure in which the heating wire is made of a conductive ceramic material having a coefficient of thermal expansion approximately equal to that of the non-green ceramic material. , No. 60-14784, etc. However, both of them still have structural and functional problems when used as glow plugs, and have not been put into practical use.

例えば前者は1発熱体となる導電性セラミック材を絶緑
性セラミック材中に埋設した構造であり。
For example, the former has a structure in which a conductive ceramic material serving as a heating element is embedded in a non-greening ceramic material.

熱伝導率はシース型より優れるものの9間接的加熱であ
るため、速熱型の機能が不十分であり、さらにその成形
加工が煩雑である等の問題点がある。
Although the thermal conductivity is superior to that of the sheath type, there are problems such as the function of the rapid heating type is insufficient because of indirect heating, and the molding process is complicated.

また後者は1発熱体がヒータ表面側に露出し、速熱型の
機能を有する反面、その発熱体を単にU字状を呈する部
材の積層構造によって形成し、かつその両端部をヒータ
後端部に導いたのみであるため、その電極取り出しの構
造が複雑化し、コスト高を招く。
In the latter case, one heating element is exposed on the surface side of the heater and has a fast heating function, but on the other hand, the heating element is simply formed by a laminated structure of U-shaped members, and both ends are connected to the rear end of the heater. Since the structure of the electrode is only guided to the electrode, the structure for taking out the electrode becomes complicated, leading to an increase in cost.

このため本願の発明者等は、ホルダ先端部に保持される
棒状セラミ・ンクヒークを、U字状発熱部およびその両
端から後方に平行して延設される1対のリード部を導電
性セラミック材で一体に形成することによって構成し、
かつ一方のリード部外側面を導電層を介して5他方を絶
緑層を介してホルダ側に接合して保持させるようにした
ディーゼルエンジン用グロープラグを発明し、先に特願
昭61−9933号として提案開示した。
For this reason, the inventors of the present application have constructed a rod-shaped ceramic chain held at the tip of the holder by connecting a U-shaped heating part and a pair of lead parts extending rearward in parallel from both ends of the U-shaped heating part to a conductive ceramic material. constituted by integrally forming the
In addition, he invented a glow plug for a diesel engine in which the outer surface of one lead part was joined to the holder side through a conductive layer and the other was held to the holder side through an anti-green layer. The proposal was disclosed as a No.

上記発明によれば1発熱部が異物を含まない導電性セラ
ミンク材のみで形成されるため、使用時において繰返し
加わる熱応力にも拘らず、耐熱強度等の信穎性が高く、
耐久性さらには発熱特性の面でも優れる。またその成形
加工性等の面からも有利で、製造コストの低減化を達成
でき、しかもヒータ表面に露呈する導電性セラミック材
による発熱部によって、ヒータ先端での迅速な赤熱化が
図れ、速熱型としての性能を発揮させ得る。
According to the above-mentioned invention, since one heat generating part is formed only from conductive ceramic material that does not contain foreign matter, reliability such as heat resistance strength is high despite repeated thermal stress during use.
It has excellent durability and heat generation properties. It is also advantageous in terms of formability, etc., and can reduce manufacturing costs.Furthermore, the heat generating part made of conductive ceramic material exposed on the heater surface allows the tip of the heater to quickly become red hot. It can demonstrate its performance as a mold.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前述した構成によるグロープラグにあってはセラミック
ヒータの長平方向に沿って形成されたスリットにより、
ホルダ内部空間が、セラミックヒータが臨むエンジン燃
焼室等と連通状態となる。
In the glow plug with the above-mentioned configuration, the slit formed along the long direction of the ceramic heater allows
The holder internal space is in communication with the engine combustion chamber, etc., which the ceramic heater faces.

従って燃焼室内での爆発時における燃焼圧のエンジン外
部への洩れ防止を図ることが必要となる。
Therefore, it is necessary to prevent combustion pressure from leaking to the outside of the engine in the event of an explosion within the combustion chamber.

このため、このセラミックヒータにおいては、構成部位
間に形成される隙間若しくはスリットの閉塞密閉手段と
して、アルミナ若しくはムライトのようなセラミック材
からなる閉塞部材を挿入接合している。すなわち、スリ
ット内にアルミナ若しくはムライトのようなセラミック
材からなる閉塞部材を挿入し1接着剤として、ガラスペ
ーストを使用して一体化する。しかしながらこのような
接合手段による場合にはガラスペーストに起因するボア
が発生することがあるため、接着部の気密が必ずしも完
全でなくなり、従ってホルダ内部空間へカーボン、オイ
ル、燃料等が侵入し、内部金属導線の腐食、ひいてはシ
ョートを招く可能性がある。またガラスペーストの粘度
が高いため1作業の自動化が困難であり、生産性向上の
障害ともなっている。一方近年この種のグロープラグに
あっては、ディーゼルエンジンの始動性の向上やそのタ
ーボ化に伴う使用条件の高温化に対する耐久性が要求さ
れるようになってきている。従って前記のようなスリッ
トの閉塞密閉手段によっては、上記のような厳しい仕様
を完全に満足させることができないという問題点がある
Therefore, in this ceramic heater, a closing member made of a ceramic material such as alumina or mullite is inserted and bonded as a means for closing and sealing the gap or slit formed between the constituent parts. That is, a closing member made of a ceramic material such as alumina or mullite is inserted into the slit and integrated using glass paste as an adhesive. However, when such a joining method is used, bores may occur due to the glass paste, so the airtightness of the bonded part is not necessarily complete, and therefore carbon, oil, fuel, etc. may enter the holder internal space, causing internal damage. This may lead to corrosion of the metal conductor and even a short circuit. Furthermore, the high viscosity of glass paste makes it difficult to automate one operation, which is also an obstacle to improving productivity. On the other hand, in recent years, glow plugs of this type have been required to have improved startability of diesel engines and durability against the high temperatures that accompany the use of turbo engines. Therefore, depending on the slit closing and sealing means as described above, there is a problem in that the above-mentioned strict specifications cannot be completely satisfied.

本発明は、上記従来技術に存在する問題点を解決し、気
密性と信鯨性とを大幅に向上させ得るディーゼルエンジ
ン用グロープラグを提供することを目的とするものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a glow plug for a diesel engine that can solve the problems existing in the above-mentioned prior art and can significantly improve airtightness and reliability.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために1本発明においては。 In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is as follows.

A、一端を外部に突出させた状態で中空状ホルダの先端
部にセラミックヒータを保持する。
A. A ceramic heater is held at the tip of a hollow holder with one end protruding to the outside.

B、このセラミックヒータをU字状発熱部とこのU字状
発熱部の両端部から後方に延設した1対のリード部とを
導電性セラミック材によって一体に構成する。
B. In this ceramic heater, a U-shaped heat generating section and a pair of lead sections extending rearward from both ends of the U-shaped heat generating section are integrally constructed using a conductive ceramic material.

C0前記リード部間に形成されるスリットに、絶緑性セ
ラミック材からなる絶緑シートを挿入し。
C0 A never-green sheet made of a never-green ceramic material is inserted into the slit formed between the lead parts.

前記リード部と絶緑シートとを金属ろう材を介し反応層
を形成して一体的に接合し、前記中空状ホルダの先端部
を閉塞密閉する。
The lead portion and the evergreen sheet are integrally joined via a metal brazing material to form a reaction layer, and the tip of the hollow holder is closed and sealed.

D6少なくとも前記一方のリード部外側面を絶緑層を介
して前記ホルダ内に接合保持する。
D6: At least the outer surface of the one lead portion is bonded and held within the holder via an insulating layer.

E、少なくとも前記一方のリード部後端部を金属導線を
介して前記ホルダ後端部に絶緑状態で保持した外部接続
端子と説明する。
E. This is explained as an external connection terminal in which at least the rear end of one of the leads is held at the rear end of the holder through a metal conductive wire in a completely green state.

という技術的手段を採用した。A technical method was adopted.

本発明において、上記金属ろう材としてチタンを含有し
、残部が銅、ニッケル、銀の1種以上を含有する箔、ペ
ースト、コーテイング材の1種若しくは2種以上の組合
せによるものを使用することが望ましい、すなわち上記
金属ろう材中のチタンがリード部および絶緑シート部に
各々反応層を形成し1両者を確実に接合するためである
In the present invention, as the metal brazing material, one or a combination of two or more of foils, pastes, and coating materials containing titanium and the remainder containing one or more of copper, nickel, and silver may be used. This is desirable because the titanium in the metal brazing material forms a reaction layer on the lead portion and the green sheet portion, respectively, so that the two are reliably joined.

〔実施例〕〔Example〕

(実施例1) 第1図は本発明の実施例を示す要部縦断面図である。同
図において全体を符号IOで示すグロープラグは、先端
側が発熱体として機能する棒状のセラミックヒータ11
と5 このセラミックヒータ11を先端において保持す
る略管状を呈する例えばステンレス鋼等の金属製のホル
ダ12を有する。
(Example 1) FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part showing an example of the present invention. In the same figure, the glow plug, which is designated as a whole by the symbol IO, has a rod-shaped ceramic heater 11 whose tip side functions as a heating element.
and 5. It has a substantially tubular holder 12 made of metal, such as stainless steel, which holds the ceramic heater 11 at its tip.

ホルダ12の外周にはねじ部12aを形成し、エンジン
のシリンダヘッド側のねじ穴(図示せず)と螺合させ、
セラミックヒータ11の先端を燃焼室若しくは副燃焼室
内に突出させた状態で保持する。ホルダ12の後端部に
は第1および第2の外部接続端子13.14を合成樹脂
その他の絶緑材料内に貫通埋設してなる端子組立体15
を嵌込み支持すると共に、各外部接続端子13.14と
前記セラミックヒータ11を構成するリード部21゜2
2とは2例えばフレキシブルワイヤ等の金属導線16.
17およびターミナルキャップ28゜29を介して接続
する。
A threaded portion 12a is formed on the outer periphery of the holder 12, and is screwed into a threaded hole (not shown) on the cylinder head side of the engine.
The tip of the ceramic heater 11 is held in a state in which it projects into the combustion chamber or the auxiliary combustion chamber. At the rear end of the holder 12 is a terminal assembly 15 in which first and second external connection terminals 13 and 14 are penetrated and embedded in a synthetic resin or other non-green material.
The lead portion 21゜2 that constitutes each external connection terminal 13, 14 and the ceramic heater 11.
2 means 2 metal conductor wires such as flexible wires 16.
17 and terminal caps 28 and 29.

次に前記端子組立体15は、その軸線上に配設し前記金
属導線16と接続すべきロンド部13aをその内方端側
に有する第1の外部接続端子13と、その周囲に所定間
隔を置いて配設しかつその内方端側の一部に延設したリ
ード片14aを前記金属導線17と接続する筒状の第2
の外部接続端子14と、上記外部接続端子13.14問
および外周部を絶緑するように一体化する樹脂モールド
による組立体本体15aを有すると共に、&!l立体本
体15aの外周には連結補強用の金属管15bを嵌装す
る。そしてこの金属管15bをホルダ12の後端部開口
周縁部分において高加圧力を介してかしめ付け、軸線方
向に沿って座屈変形させることにより、その内側が樹脂
製の組立体本体15a側に、外側がホルダ12の内壁に
強固に圧接された状態となり、外力若しくは熱収縮によ
る問題を解消し得るように構成する。
Next, the terminal assembly 15 includes a first external connection terminal 13 which is disposed on its axis and has a rond part 13a on its inner end side to be connected to the metal conductive wire 16, and a predetermined interval around the first external connection terminal 13. A cylindrical second lead piece 14a, which is arranged at the same position and extends to a part of the inner end side, is connected to the metal conductive wire 17.
It has an assembly main body 15a made of a resin mold that integrates the external connection terminals 14, the external connection terminals 13 and 14, and the outer periphery so as to be completely green, and also has &! A metal tube 15b for connection reinforcement is fitted around the outer periphery of the three-dimensional main body 15a. Then, this metal tube 15b is caulked at the peripheral edge of the opening at the rear end of the holder 12 using a high pressure force, and is buckled and deformed along the axial direction, so that the inner side thereof is made of resin and is attached to the assembly main body 15a. The outer side is firmly pressed against the inner wall of the holder 12, and the structure is such that problems caused by external force or thermal contraction can be solved.

次に18a、18bは各々絶緑リングおよびワッシャで
あり、ホルダ12の後方に突出する第2の外部接続端子
14に嵌装する。18cは絶緑部材であり、前記ワッシ
ャ18bの外方端側において前記第1の外部接vt端子
13側に嵌装する。また18d、18eは各々スブリン
グワ・ンシャおよび締付用ナツトであり、前記第1の外
部接続端子13の外方端側に形成したねじ部に嵌装およ
び螺合する。そして前記ワッシャ18bと絶緑部材18
cとの間1および絶緑部材18cとスプリングワッシャ
18dとの間に各々バッテリからのり−ドvA(図示せ
ず)を介装挟持することにより前記各外部接続端子13
.14をバッテリと電気的に接続する。16a、17a
は各々前記金属導線16.17に被覆したチューブ等の
絶緑部材である。
Next, 18a and 18b are an anti-green ring and a washer, respectively, which are fitted into the second external connection terminal 14 protruding rearward of the holder 12. Reference numeral 18c denotes a green-proofing member, which is fitted on the first external VT terminal 13 side on the outer end side of the washer 18b. Reference numerals 18d and 18e are a subring washer and a tightening nut, respectively, which are fitted and screwed into a threaded portion formed on the outer end side of the first external connection terminal 13. The washer 18b and the green-proofing member 18
The external connection terminals 13 are connected to each other by interposing and sandwiching a glue board vA (not shown) from the battery between the battery 18c and the spring washer 18d.
.. 14 is electrically connected to the battery. 16a, 17a
are respectively insulating members such as tubes that cover the metal conductive wires 16 and 17.

セラミックヒータ11は1例えば導電性サイアロン粉末
を熱可塑性樹脂等と混練し、所定のキャビティを有する
金型中に射出成形し、この成形体を焼成して形成するか
、若しくは予め棒状に成形した素材を放電加工や切削加
工によって所定の形状に成形することができる。そして
発熱部20はリード部21.22より肉厚が薄くなるよ
う小径に形成すると共に、セラミックヒータ11の中央
部には5発熱部20からリード部21.22間にかけて
長手方向にスリット25を形成する。そして、スリット
25を形成するリード部21.22間に1例えば絶緑性
セラミック材によって形成した絶緑シート26を、少な
くともホルダ12先端部に対応する部分に挿入して接合
する。すなわちリード部21.22と絶緑シート26間
には金属ろう材27を挿入または塗布して真空中または
不活性ガス中で加熱し、リード部21.22と絶緑シー
ト26とを金属ろう材27を介して後述する反応層を形
成し、一体的に接合する。
The ceramic heater 11 is formed by, for example, kneading conductive sialon powder with a thermoplastic resin or the like, injection molding it into a mold having a predetermined cavity, and firing the molded body, or by forming the material into a rod shape in advance. can be formed into a predetermined shape by electrical discharge machining or cutting. The heat generating part 20 is formed to have a small diameter so as to be thinner than the lead parts 21.22, and a slit 25 is formed in the center of the ceramic heater 11 in the longitudinal direction from the 5 heat generating parts 20 to the lead parts 21.22. do. Then, a never-green sheet 26 made of a never-green ceramic material, for example, is inserted between the lead parts 21 and 22 forming the slit 25 into at least a portion corresponding to the tip of the holder 12 and joined. That is, a metal brazing material 27 is inserted or coated between the lead portions 21.22 and the evergreen sheet 26, and heated in a vacuum or in an inert gas, thereby bonding the lead portions 21.22 and the nevergreen sheet 26 to the metal brazing material 27. A reaction layer, which will be described later, is formed via 27 and integrally joined.

なお30は密閉用シートであり、ゴム、アスベスト等か
らなり、ホルダ12の後端部開口部分で第1および第2
の外部接続端子13.14を有する端子組立体15の外
方端側に介装させて、この部分を機械的にシールする構
成とする。
The sealing sheet 30 is made of rubber, asbestos, etc.
The external connection terminals 13 and 14 are interposed on the outer end side of the terminal assembly 15, and this portion is mechanically sealed.

次に上記セラミックヒータ11とホルダ12との接合に
ついて記述する。両者の接合に際しては例えば銀ろうの
ような溶融金属材料を使用するのが最も一般的であるが
、セラミックヒータ11のリード部21.22の外周面
には、まず例えばガラスのような絶緑材料からなる絶緑
層23.24を設ける0次に限ろうとの濡れ性改善のた
めに絶緑層23.24の外周面にAg−Pdペーストを
塗布し、750〜850℃にて焼付け、5〜20μmの
メタライズ層を形成した後、ホルダ12とセラミックヒ
ータ11との間に銀ろうを使用して接合固着し、第1図
に示すようなグロープラグ10として組立てる。
Next, the connection between the ceramic heater 11 and the holder 12 will be described. When joining the two, it is most common to use a molten metal material such as silver solder. In order to improve the wettability of the zero-order wettability, an Ag-Pd paste is applied to the outer peripheral surface of the non-green layer 23.24, and baked at 750 to 850°C. After forming a 20 μm metallized layer, the holder 12 and the ceramic heater 11 are bonded and fixed using silver solder, and the glow plug 10 as shown in FIG. 1 is assembled.

上記説明においては、セラミックヒータ11をホルダ1
2の先端部に保持させた状態で接合固定するために、リ
ード部21.22の外周面に各々絶緑層23.24を形
成する例を示したが、一方のリード部例えば21にメタ
ライズ層のような導電層を設けてホルダ12と電気的に
接続し、金属導線を他方のリード部例えば22にのみ接
続する構成としてもよい、また本発明は本実施例の構造
に限定されず、各部の形状、構造等を適宜変形。
In the above description, the ceramic heater 11 is attached to the holder 1.
In order to bond and fix the lead parts 21 and 22 in a state where they are held at the tip end, we have shown an example in which the never-green layers 23 and 24 are formed on the outer circumferential surfaces of the lead parts 21 and 22, respectively. It is also possible to provide a structure in which a conductive layer is provided to electrically connect to the holder 12, and a metal conductor is connected only to the other lead part, for example, 22.The present invention is not limited to the structure of this embodiment, and each part may be Change the shape, structure, etc. as appropriate.

変更することは自由であり5例えばセラミックヒータ1
1は横断面円形以外に、矩形、正方形、多角形、楕円等
の形状としても作用は同一である。
You are free to change 5. For example, ceramic heater 1.
1 may have a rectangular, square, polygonal, elliptical, etc. shape in addition to a circular cross section, and the effect is the same.

次にリード部21.22と絶緑シート2Gの接合につい
て第2図(a)〜(C)を参照して説明する。第2図(
a)は接合前の絶緑シート26と金属ろう材27とを示
す拡大横断面図、第2図0))は接合前のリード部21
.22を示す拡大横断面図、第2図(C)は接合後のリ
ード部21.22を示す拡大横断面図である。
Next, the connection between the lead portions 21, 22 and the evergreen sheet 2G will be explained with reference to FIGS. 2(a) to 2(C). Figure 2 (
a) is an enlarged cross-sectional view showing the green sheet 26 and the metal brazing material 27 before joining, and FIG. 2 0)) shows the lead part 21 before joining.
.. FIG. 2C is an enlarged cross-sectional view showing the lead portions 21 and 22 after bonding.

まず第2図(a)に示すように、絶緑シート26の上下
側面に、絶緑シート26と実質的に同一の幅および長さ
に形成した厚さ60μ−の16%Ti−Cu合金箔から
なる金属ろう材27を被着させる0次に第2図(a)の
ように形成した絶緑シート26と金属ろう材27とを、
第2図(b)に示すリード部21.22間のスリット2
5内に挿入する。
First, as shown in FIG. 2(a), 16% Ti-Cu alloy foils with a thickness of 60μ are formed on the top and bottom sides of the never-green sheet 26 to have substantially the same width and length as the never-green sheet 26. The green-free sheet 26 and the metal brazing material 27 formed as shown in FIG.
Slit 2 between lead parts 21 and 22 shown in FIG. 2(b)
Insert within 5.

次に2 X 10−’ Torrの真空中において11
30℃×30分間の加熱処理を行なう、この加熱処理に
より、第2図(C)に示すように金属ろう材27が溶融
してリード部21.22と絶緑シート26との接合面に
約2077mの反応層21a、22a。
Next, in a vacuum of 2 × 10-' Torr, 11
Heat treatment is performed for 30 minutes at 30°C. As shown in FIG. 2077m of reaction layers 21a, 22a.

26aが形成され、一体的な接合が完了するのである。26a is formed, completing the integral bonding.

このように構成することにより、リード部21.22間
のスリット25を前記第1図に示すホルダ12先端部で
閉塞密閉し、エンジンの燃焼圧をシールして外部への漏
洩を防止するのである。
With this configuration, the slit 25 between the lead parts 21 and 22 is closed and sealed by the tip of the holder 12 shown in FIG. 1, and the combustion pressure of the engine is sealed to prevent leakage to the outside. .

第3図は第2図(C)におけるA部の金属組織を示す顕
微鏡写真である。第3図において金属ろう材27とリー
ド部21および絶緑シート26との間には各々反応層2
1a、26aが形成されているのが認められる。なおこ
の反応層21a、26aを走査型分析電子顕微鏡で分析
した結果、金属ろう材27中に含有されるチタンとリー
ド部21を形成する例えば導電性サイアロンおよび絶緑
シート26を形成する例えばアルミナとの中間層である
ことを確認した。すなわち金属ろう材27とリード部2
1および絶緑シート26との界面では。
FIG. 3 is a micrograph showing the metal structure of part A in FIG. 2(C). In FIG. 3, there are reaction layers 2 between the metal brazing material 27, the lead portion 21, and the evergreen sheet 26, respectively.
It is recognized that 1a and 26a are formed. As a result of analyzing the reaction layers 21a and 26a with a scanning analytical electron microscope, it was found that the titanium contained in the metal brazing material 27, the conductive sialon that forms the lead portion 21, and the alumina that forms the never-green sheet 26, etc. It was confirmed that this is the middle layer. That is, the metal brazing material 27 and the lead portion 2
1 and the interface with the Evergreen sheet 26.

金属ろう材27中のチタンが特に選択的に吸着されて中
間層を形成するのである。なおリード部22の側におい
ても上記リード部21と全く同様な反応層22aが形成
されている。
Titanium in the metal brazing material 27 is particularly selectively adsorbed to form the intermediate layer. Note that a reaction layer 22a, which is completely similar to the lead part 21 described above, is also formed on the lead part 22 side.

次に金属ろう材の材質と厚さを変化させて、接合性およ
び気密性を評価した。第1表は金属ろう材の材質と厚さ
ならびに接合性および気密性の評価結果を併記したもの
である。この場合の接合性および気密性は、下記のよう
にして評価した。まず接合性については、第2図(C)
に示すようにリード部21.22と絶緑シート26とを
接合した後。
Next, the material and thickness of the metal brazing filler metal were varied to evaluate bondability and airtightness. Table 1 also lists the material and thickness of the metal brazing filler metal, as well as the evaluation results of bondability and airtightness. The bondability and airtightness in this case were evaluated as follows. First, regarding bondability, see Figure 2 (C).
After the lead portions 21 and 22 and the everlasting sheet 26 are joined as shown in FIG.

これを分断し、接合された面積比(%)を測定した0次
に気密性については、リード部21.22および絶緑シ
ート26の外周部をOリングを介して試験治具内に挿入
し、絶緑シート26の一方の端部から15 kgf/c
dの空気圧を印加させ、水没状態におけるリード部21
.22と絶緑シート26との間の空気漏れ量を測定した
。上記測定結果から第2表に示す基準により、評価した
結果を第1表に併記した。なお阻5は比較例として従来
法におけるガラスペーストを使用したものによるもので
ある。またNα2〜4における加熱処理は。
For zero-order airtightness, which was obtained by dividing this and measuring the bonded area ratio (%), insert the lead portions 21, 22 and the outer periphery of the never-green sheet 26 into a test jig via an O-ring. , 15 kgf/c from one end of the evergreen sheet 26
The lead portion 21 is submerged in water by applying an air pressure of d.
.. The amount of air leakage between the sheet 22 and the never-green sheet 26 was measured. The results of evaluation from the above measurement results according to the criteria shown in Table 2 are also listed in Table 1. Note that Sample 5 is a comparative example in which glass paste was used in the conventional method. Moreover, the heat treatment at Nα2-4 is as follows.

前記の阻1における加熱処理と同様である。This is the same as the heat treatment in step 1 above.

第  1  表 第2表 第1表から明らかなように、Nα5のガラスペーストに
よるものにおいては、接合性は良好であるが、気密性に
おいて問題がある。これに対してNα1〜4においては
、前記第2図(C)および第3図に示すように、金属ろ
う材27とリード部21゜22および絶緑シート26と
の間に厚さ約20μmの反応層21a、22a、26a
が形成されており、接合性および気密性が良好であるこ
とを確認した。
As is clear from Table 1, Table 2, and Table 1, the bondability is good in the glass paste of Nα5, but there is a problem in airtightness. On the other hand, for Nα1 to Nα4, as shown in FIG. 2(C) and FIG. Reaction layers 21a, 22a, 26a
was formed, and it was confirmed that the bonding and airtightness were good.

(実施例2) 次にリード部21.22と絶緑シート26との間に反応
1121a、22a、26aを形成する手段として、前
記実施例における金属ろう材27に代えて、第3表に示
す粉末ペーストを使用して接合し、前記実施例と同様の
評価を行なった。
(Example 2) Next, as a means for forming reactions 1121a, 22a, and 26a between the lead portions 21 and 22 and the never-green sheet 26, instead of the metal brazing material 27 in the previous example, as shown in Table 3, A powder paste was used for bonding, and the same evaluation as in the above example was performed.

第3表 第3表において、阻6は350メツシユ以下のTi粉末
(純度99.5%)10重量部と350メンシユ以下の
Cu粉末(純度99.5%)90重量部とを均一に混合
し、10%エチルセルロース+90%ジエチレングリコ
ール七ノエチレンエーテルからなるバインダーを添加し
てペーストとしたものである。また隘7,8におけるペ
ーストは。
Table 3 In Table 3, Inhibitor 6 uniformly mixes 10 parts by weight of Ti powder (purity 99.5%) of 350 mesh or less and 90 parts by weight of Cu powder (purity 99.5%) of 350 mesh or less. A paste was prepared by adding a binder consisting of 10% ethyl cellulose and 90% diethylene glycol 7-ethylene ether. Also, the paste in numbers 7 and 8.

各々350メツシユ以下の10%Ti−Cu合金粉末(
純度99.5%)または350メツシユ以下のT1粉末
(純度99.5%)3重量部と350メンシユ以下の7
2%Ag−Cu合金粉末(純度99.5%)97重量部
とを均一に混合し、前記Nα6と同様のバインダーを添
加して作成したものである。
10% Ti-Cu alloy powder of 350 mesh or less each (
(purity 99.5%) or 3 parts by weight of T1 powder (purity 99.5%) with a purity of 350 mesh or less and 7 parts by weight of a powder with a purity of 350 mesh or less
It was prepared by uniformly mixing 97 parts by weight of 2% Ag-Cu alloy powder (purity 99.5%) and adding the same binder as Nα6.

次に上記阻6〜7のペーストを刷毛塗り若しくはスクリ
ーン印刷等によって絶緑シート26の両側面に塗布した
後乾燥させる。その後リード部21.22間に挿入し、
  2 X 10”’ Torrの真空中において11
30℃×30分の加熱処理を行なう。この処理によって
も、リード部21.22および絶緑シート26両者の接
合面に約20μmの反応層21a、22a、26aを形
成することができ、リード部21.22と絶緑シート2
6とを一体に接合することができるのである。
Next, the pastes 6 and 7 above are applied to both sides of the never-green sheet 26 by brush coating or screen printing, and then dried. After that, insert it between the lead parts 21 and 22,
11 in a vacuum of 2 x 10'' Torr
Heat treatment is performed at 30° C. for 30 minutes. Through this process as well, reaction layers 21a, 22a, and 26a of approximately 20 μm can be formed on the joint surfaces of the lead portions 21.22 and the evergreen sheet 26, and
6 can be integrally joined.

第3表から明らかなように、阻6においては接合性が若
干低いものの、気密性は良好である。黒7.8は接合性
および気密性の何れも良好であることを確認した。
As is clear from Table 3, although the bondability was slightly low in case 6, the airtightness was good. It was confirmed that Black 7.8 had good bondability and airtightness.

本実施例においては、金属ろう材を箔およびペーストに
よって構成した例を示したが、粉体若しくは流動状体か
らなるコーテイング材を使用しても同様の作用を期待で
きる。また前述の絶緑シートを構成する絶緑性セラミッ
ク材としては、セラミックヒータを形成する導電性セラ
ミック材と同様に、チタンの窒化物若しくは炭窒化物固
溶体の添加量を調整して、絶緑性に選択したサイアロン
を用いるとよい。そして、このような材料を選択すれば
、絶緑シートをリード部と熱膨張率の略等しい同一材質
で形成することができ、その接合強度を増大させて耐熱
強度等の信頼性をも確保し得る。さらに、絶緑シートを
形成する絶緑性セラミック材としては、耐熱強度等に優
れしかも導電性セラミック材との接合強度の点で優れた
1例えばサイアロン、31.N、、AffiN等の窒化
物系セラミックスまたはA l z Os 、ムライト
等の酸化物系セラミックス等の絶緑材料を使用すること
ができる。
In this embodiment, an example was shown in which the metal brazing material was made of foil and paste, but the same effect can be expected even if a coating material made of powder or fluid is used. In addition, as with the conductive ceramic material forming the ceramic heater, the amount of titanium nitride or carbonitride solid solution added is adjusted to make the non-green ceramic material constituting the above-mentioned non-green sheet. It is recommended to use Sialon selected for this purpose. If such a material is selected, the never-green sheet can be made of the same material with approximately the same coefficient of thermal expansion as the lead part, increasing the bonding strength and ensuring reliability such as heat resistance strength. obtain. Further, examples of the non-green ceramic material for forming the non-green sheet include SiAlON, 31.1, which has excellent heat resistance and strength, and also has excellent bonding strength with the conductive ceramic material. A permanent material such as nitride ceramics such as N, AffiN or oxide ceramics such as Al z Os or mullite can be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明のディーゼルエンジン用グロープラグは。 The glow plug for a diesel engine of the present invention is a glow plug for a diesel engine.

以上記述のような構成であるから、下記の効果を奏する
ことができる。
With the configuration as described above, the following effects can be achieved.

(1)  l’iJ単な構造であるにも拘らず5発熱部
がヒータ外表面に露出しているから、従来型に比べて迅
速かつ確実な先端赤熱化を達成し、速熱型としての機能
を発渾できる。
(1) Despite the simple structure of l'iJ, the 5 heat-generating parts are exposed on the outer surface of the heater, so the tip becomes red hot more quickly and reliably than conventional types, making it a fast-heating type. You can develop functions.

(2)発熱部およびリード部を形成する導電性セラミッ
クスを同一材料で形成するため、ヒータ発熱時における
危、激な温度上昇によってもワレ等の事故を発生せず5
耐熱強度等の信頼性を6′正保し得る。
(2) Since the conductive ceramics that form the heat generating part and the lead part are made of the same material, accidents such as cracking will not occur even if the temperature rises dangerously or drastically when the heater generates heat.
Reliability such as heat resistance strength can be improved by 6'.

(3)導電性セラミックスは耐熱強度に優れ、エンジン
の排気、騒音対策としての長時間のアフターグローが容
易となる。
(3) Conductive ceramics have excellent heat resistance and strength, and facilitate long-term afterglow as a measure against engine exhaust and noise.

(4)全体の構造が簡単であるため、成形加工2組立が
容易であり、生産性が極めて高4)。
(4) Since the overall structure is simple, molding and assembly are easy, and productivity is extremely high4).

(5)金属ろう材を使用するため、セラミック構成部材
間の接合が完全であり、気密性と信頼性を大幅に向上さ
せ得る。
(5) Since a metal brazing material is used, the bonding between the ceramic components is perfect, and airtightness and reliability can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例を示す要部縦断面図。 第2図(a)は接合前の絶緑シートと金属ろう材とを示
す拡大横断面図、第2図(b)は接合前のリード部を示
す拡大横断面図、第2図(C)は接合後のリード部を示
す拡大横断面図、第3図は第2図(C)におけるA部の
金属組織を示す顕微鏡写真である。 11:セラミックヒータ、  12:ホルダ。 20:発熱部、   21.22:リード部。 25ニスリツト、  26:絶緑シート。 27:金属ろう材。 21a、22a、26a:反応層。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a main part showing an embodiment of the present invention. FIG. 2(a) is an enlarged cross-sectional view showing the green sheet and the metal brazing material before bonding, FIG. 2(b) is an enlarged cross-sectional view showing the lead portion before bonding, FIG. 2(C) 3 is an enlarged cross-sectional view showing the lead portion after bonding, and FIG. 3 is a microphotograph showing the metal structure of portion A in FIG. 2(C). 11: Ceramic heater, 12: Holder. 20: Heat generating part, 21.22: Lead part. 25 Nisrit, 26: Absolute green sheet. 27: Metal brazing material. 21a, 22a, 26a: reaction layer.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一端を外部に突出させた状態で中空状ホルダの先
端部にセラミックヒータを保持し,このセラミックヒー
タをU字状発熱部とこのU字状発熱部の両端部から後方
に延設した1対のリード部とを導電性セラミック材によ
って一体に構成し,前記リード部間に形成されるスリッ
トに,絶緑性セラミック材からなる絶緑シートを挿入し
,前記リード部と絶緑シートとを金属ろう材を介し反応
層を形成して一体的に接合し,前記中空状ホルダの先端
部を閉塞密閉し,少なくとも前記一方のリード部外側面
を絶緑層を介して前記ホルダ内に接合保持すると共に,
少なくとも前記一方のリード部後端部を金属導線を介し
て前記ホルダ後端部に絶緑状態で保持した外部接続端子
と接続したことを特徴とするディーゼルエンジン用グロ
ープラグ。
(1) A ceramic heater is held at the tip of a hollow holder with one end protruding outside, and this ceramic heater is installed rearward from a U-shaped heating section and both ends of this U-shaped heating section. A pair of lead parts are integrally formed of a conductive ceramic material, a never-green sheet made of a never-green ceramic material is inserted into a slit formed between the lead parts, and the lead part and the never-green sheet are connected to each other. are integrally joined by forming a reaction layer through a metal brazing material, the tip of the hollow holder is closed and sealed, and the outer surface of at least one of the leads is joined into the holder through an insulating layer. In addition to holding
A glow plug for a diesel engine, characterized in that a rear end of at least one of the leads is connected via a metal conductive wire to an external connection terminal held in a completely green state at the rear end of the holder.
(2)金属ろう材がチタンを含有し,残部銅,ニッケル
,銀の1種以上を含有する箔,ペースト,コーティング
材の1種若しくは2種以上の組合せからなる請求項(1
)記載のディーゼルエンジン用グロープラグ。
(2) Claim (1) in which the metal brazing filler metal contains one or more of foils, pastes, and coating materials containing titanium and the balance containing one or more of copper, nickel, and silver (1)
) glow plugs for diesel engines.
JP24557088A 1987-11-05 1988-09-29 Glow-plug for diesel engine Pending JPH0293209A (en)

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JP24557088A JPH0293209A (en) 1988-09-29 1988-09-29 Glow-plug for diesel engine
DE3837128A DE3837128C2 (en) 1987-11-05 1988-11-02 Glow plug for diesel engines
US07/642,703 US5189280A (en) 1987-11-05 1991-01-16 Glow plug for diesel engines

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05275434A (en) * 1992-03-24 1993-10-22 Ngk Insulators Ltd Ceramic heater for heating semiconductor and its manufacture

Cited By (1)

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