JPH0439195B2 - - Google Patents

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JPH0439195B2
JPH0439195B2 JP58094563A JP9456383A JPH0439195B2 JP H0439195 B2 JPH0439195 B2 JP H0439195B2 JP 58094563 A JP58094563 A JP 58094563A JP 9456383 A JP9456383 A JP 9456383A JP H0439195 B2 JPH0439195 B2 JP H0439195B2
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ceramic
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insulator
housing
sleeve
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、デイーゼルエンジンの予熱プラグ、
暖房機の燃料着火用ヒータなどに用いられるセラ
ミツクキータに関する。 従来、セラミツクヒータは、セラミツク発熱体
がハウジングに固定されている。そして発熱体に
接続した一対の電極のリード線は一方をハウジン
グに接続し他方を内部を貫きハウジングの固定部
に設けられている中心電極に接続する構成とする
のが通常である。この場合、中心電極に接続され
る電極のリード線は、ハウジングに対して電気的
に絶縁して中心電極に接続することが必要があ
る。このためハウジングと発熱体との間の位置決
めが重要である。 従来では、発熱対とハウジングとの間に絶縁性
のガラス、セラミツクペーストなどの絶縁性接着
剤を流し込んで固着する方法が採用されていた。 しかし、この方法によると、発熱体の中心軸が
ハウジングの中心軸に対して一定とならず内部電
極がずれて導通不良となる恐れがある。このため
組付け時の発熱体とハウジングとの位置決めが不
確実となり、取付け部材に対するハウジングの取
付けが困難となる場合がある。また上記の絶縁作
業も面倒であるという不具合がある。 本発明は、上記の事情に鑑みて案出されたもの
であつて、セラミツク発熱体の電極の連通を容易
にして組付け作業を容易とし、かつ耐久性に優れ
た発熱体を使用したセラミツクヒータとすること
を目的とする。 本発明のセラミツクヒータは、セラミツク絶縁
体と、この絶縁体の一端に設けられたセラミツク
発熱体と、前記絶縁体中に埋設され一端側が前記
発熱体に接続された一対の電極と、前記絶縁体の
外周側に固定された筒状の導電材料よりなるハウ
ジングと、前記絶縁体の外周にメタライズ層を介
してろう付け接続されているとともに前記ハウジ
ングの一端側の内周側にろう付け接合された筒状
の導電材料よりなるスリーブと、前記ハウジング
の他端側に配置された端子手段とを具備し、前記
一体の電極の内、一方の電極の他端側は前記スリ
ーブを介して前記ハウジングに接続され、他方の
電極の他端側は前記端子手段に接続されているこ
とを特徴とする。 本発明のセラミツクヒータは、セラミツク絶縁
体の一端側にセラミツク発熱体を設け、絶縁体の
外周側とハウジングの一端側の内周側との間にス
リーブを設けた構成である。 セラミツク発熱体とハウジングとの間の電気絶
縁は絶縁体により直接接触しないことで逹成さ
れ、発熱体とハウジングとの位置決めは、絶縁体
とハウジングとの間に設けたスリーブによりおこ
なわれる。 また、例えば金属によりスリーブを形成し、ハ
ウジングも金属で形成することで両者を直接に溶
接することで絶縁体を容易にハウジングに固定す
ることができる。絶縁体の外周にメタライズ層が
形成されメタライズ層を介してスリーブがろう付
けにより絶縁体に接合される。このスリーブによ
り一対の電極の一方をハウジングに接続すること
ができる。他方の電極は絶縁体を通してその絶縁
体の他端から例えば、金属キヤツプでリード線の
端部と接続させ、ホールデングピンを用いて金属
キヤツプ中心電極との間を電気的に接続する。そ
して周囲を絶縁材料で埋設してこの端子部分をハ
ウジングと絶縁して端子手段が構成されている。
このため発熱体の電極の通電構造が簡略化でき短
縮や断線するのが防げる。 本発明のセラミツク発熱体の材料は、MoSi2
Si3N4との混合物からなる。即ちかかるセラミツ
ク材料を発熱体としてデイーゼルエンジン用に用
いる場合には抵抗温度係数が高いことが必要であ
るので、MoSi2の添加が必要である。しかし
MoSi2単独による発熱体材料は高温強度、耐衝撃
強度にやや難点がある。従つてかかる点を解消す
るためにSi3N4を添加することがよいことが分か
つた。 本発明におけるセラミツク発熱体の材料を構成
するMoSi2とSi3N4との混合比率は、特に限定さ
れず発熱機能を発揮するものであればよいが、30
〜90モル%のMoSi2,70〜10モル%のSi3N4の組
成が好ましい。Si3N4の割合が70モル%を上回る
と非抵抗が大きくなり、一方10モル%を下回ると
Si3N4の添加効果がなくなるからである。 上記セラミツク発熱体の気孔率は8%以下であ
り、好ましくは4%以下である。デイーゼルエン
ジンの予熱プラグ等として用いられるセラミツク
発熱体の温度を、カレントセンサ方式で十分にか
つ精度良く制御するためには、安全性を考慮し、
より耐久性を必要とされる現状においては1400
℃、400時間連続発熱させた後の、このセラミツ
クヒータの通常抵抗変化率が8%以内であること
が要求される。このカレントセンサ方式において
必要とされる上記の耐久性能を満たす場合におけ
る、上記セラミツク発熱体の気孔率の値が上述の
ように8%以下なのである。またこの気孔率が4
%以下であると、1400℃、400時間連続発熱後で
あつてもこのセラミツクヒータの常温抵抗変化率
はほとんどなく(抵抗変化率は1%以下である)
極めて耐久性に優れているからである。 この発熱体の形状は特に限定されない。しかし
セラミツク発熱体の内部の熱を有効に利用しまた
は発熱体の内、外側面の温度差を小さくするため
には発熱体の断面をU字形状とし、セラミツク絶
縁体の一端が発熱体の中央部に挿入一体化されて
いるものが好ましい。 本発明のセラミツク絶縁体の材質は、絶縁体で
あれば良く、特に限定されないが、耐熱性、耐久
性および上記セラミツク発熱体との一体的焼結後
の密着性の観点から酸化アルミニウムとSi3N4
の混合物等が用いられる。なおこのセラミツク絶
縁体は、発熱体素子の一端に保持されるセラミツ
ク発熱体と一体的に焼結されるものである。 一対の電極を形成する耐熱金属のリード線は絶
縁体の内部に埋設される。このリード線はモリブ
デン(Moという)、タングステン(Wという)
等の耐熱金属で形成され薄板状、線状等の形状を
有する2つのリード線があつて、それらの各々は
電気絶縁体の内部と発熱体の端部に接続されてい
る。 上記の発熱体と絶縁体とから構成された発熱素
子は以下のようにして製造される。即ち第3図の
如く、上記の生シート21と発熱体の生シート3
1とを複数枚用意し、各シートを積層配置すると
ともにリード線4をシート間に挿入する。その
後、図中の矢印の如く低温でホツトプレスをし、
各シートを接着する。接着後に高温高圧下で焼成
して緻密な焼結体とする。なおかかる焼結体のう
ち発熱体の気孔率は、焼結時の温度および圧力、
Si3N4およびMoSi2の粒径の変化により調整され
る。 本発明のセラミツクヒータを構成する発熱体
は、MoSi2とSi3N4との混合物というセラミツク
からなるので、従来の金属線発熱体の場合と比べ
耐熱性、耐酸化性に優れ発熱効果も良いし、
MoSi2単独の場合と比べて極めて高温強度に優れ
熱膨張係数も小さくなるので耐熱衝撃性にも優れ
る。 本発明によれば、セラミツク絶縁体の一端側に
セラミツク発熱体を設け、そしてその絶縁体の外
周側とハウジングの一端側の内周側との間にスリ
ーブを設けた構成である。このため、発熱体とハ
ウジングとの間の電気絶縁はセラミツク絶縁体の
存在により達成され、またセラミツク発熱体とハ
ウジングとの間の位置決めは、セラミツク絶縁体
とハウジングとの間に設けたスリーブによつて達
成することができる。 また、金属などの導電材料によりスリーブとハ
ウジングを構成することにより、両者を直接に溶
接して絶縁体を容易にハウジングに固定すること
ができる。また、そのスリーブを用いて一対の電
極の一方をハウジングに接続することができるの
で、ハウジングに対する電極の導通構成が簡単と
なる。 本願のスリーブをメタライズ層を介して絶縁体
にろう付けで接合するという構成により、一方の
電極はハウジングへの導通構成作業が確実とな
り、絶縁体とスリーブとの接合強度が向上すると
いう効果が得られます。 (実施例) 以下、本発明を実施例により説明する。 第1図にセラミツクヒータの断面図を示す。こ
のセラミツクヒータは、セラミツク絶縁体2と、
セラミツク絶縁体2の一端が埋設されて設けられ
たセラミツク発熱体3と、セラミツク絶縁体2を
通してセラミツク発熱体3に接続された一対の電
極4と、セラミツク絶縁体2の外周側に固定され
た筒状の導電材料よりなるハウジング6と、ハウ
ジング6の一端側の内周側とセラミツク絶縁体2
の外周側との間に設けられた導電材料よりなるス
リーブ5と、ハウジング6の他端側には端子手段
の中心電極9とを具備している。 そしてセラミツク絶縁体2の端部がセラミツク
発熱体3の中央部に挿入され一体化して発熱素子
1を形成している。 セラミツク絶縁体2の内部には第2図に示すよ
うに発熱体3に端部が接続された一対の電極を形
成するリード線4が埋設されている。そしてリー
ド線4の端部のうち一方は第2図aに示すように
側面に部分が露出しスリーブ5に接続される。そ
してスリーブ5を介してハウジング6に接続さ
れ、他方のリード線4はセラミツク絶縁体3の他
端面に端部が露出し、金属キヤツプ7、ホールデ
ングピン8を介して中心電極9に接続されてい
る。なお、ホールデングピン8の周囲は絶縁ペー
スが充填されハウジング6と電気的に絶縁されて
いる。なお、セラミツク発熱体3は断面形状がU
字形である。 発熱体素子1は外周側でスリーブ5とハウジン
グ6とで位置決めされて溶接などで固定されてい
る。そしてハウジング6は中心電極9とOリング
および絶縁ブツシユ10でハウジング6と絶縁さ
れて係止され取付ナツト11で一体的に固定され
ている。 このような構成とすることにより通電構造の筒
単で耐久性の優れたセラミツクヒータが容易に得
られる。 (試験例 1) 高温強度、耐熱衝撃性を発揮するための、セラ
ミツク発熱体を構成するMoSi2とSi3N4との混合
物のその混合比率を以下に検討し、その結果を第
1表に示した。この第1表における耐酸化テスト
は1000℃、15時間、空気中で行つたものであり、
高温破壊強度は試料40×3×4mm、荷重速度0.5
mm/min,1300℃、空気中の3点曲げ試験で、試
料が破壊もしくは大幅に変形した際の荷重を示
し、熱膨張係数は室温〜800℃の平均熱膨張係数
をいう。この試験結果によれば、MoSi2は30〜90
モル%、Si3N4は70〜10モル%が望ましい。Si3
N4が70モル%を上回るとセラミツクヒータの比
抵抗が大きくなり、一方10モル%を下回るとSi3
N4の添加効果がなくなる。 (試験例 2) MoSi280モル%およびSi3N420モル%の組成か
らなり、種々の気孔率をもつセラミツク発熱体を
用いたセラミツクヒータの耐久性を以下に検討し
た。 種々の気孔率を有するセラミツク発熱体からな
る、第2図a,bに示した発熱体素子1を
The present invention provides a preheating plug for a diesel engine,
This invention relates to ceramic keyers used in heaters for igniting fuel in space heaters. Conventionally, in ceramic heaters, a ceramic heating element is fixed to a housing. Usually, one of the lead wires of the pair of electrodes connected to the heating element is connected to the housing, and the other is passed through the interior and connected to the center electrode provided on the fixed part of the housing. In this case, the lead wire of the electrode connected to the center electrode needs to be electrically insulated from the housing and connected to the center electrode. For this reason, positioning between the housing and the heating element is important. Conventionally, a method has been adopted in which an insulating adhesive such as insulating glass or ceramic paste is poured between the heat generating pair and the housing to fix the heat generating pair and the housing. However, according to this method, the central axis of the heating element is not constant with respect to the central axis of the housing, which may cause the internal electrode to shift, resulting in poor conduction. For this reason, the positioning of the heating element and the housing during assembly becomes uncertain, which may make it difficult to attach the housing to the attachment member. Another problem is that the above-mentioned insulation work is troublesome. The present invention has been devised in view of the above circumstances, and provides a ceramic heater that facilitates communication between the electrodes of the ceramic heating element, facilitates assembly work, and uses a highly durable heating element. The purpose is to The ceramic heater of the present invention includes a ceramic insulator, a ceramic heating element provided at one end of the insulator, a pair of electrodes embedded in the insulator and connected at one end to the heating element, and a ceramic heating element provided at one end of the insulator. a housing made of a cylindrical conductive material fixed to the outer periphery of the insulator; and a housing made of a cylindrical conductive material fixed to the outer periphery of the insulator, the housing being brazed to the outer periphery of the insulator via a metallized layer, and also brazed to the inner periphery of one end of the housing. It comprises a cylindrical sleeve made of a conductive material and a terminal means arranged at the other end of the housing, and the other end of one of the integrated electrodes is connected to the housing through the sleeve. and the other end of the other electrode is connected to the terminal means. The ceramic heater of the present invention has a structure in which a ceramic heating element is provided at one end of a ceramic insulator, and a sleeve is provided between the outer circumferential side of the insulator and the inner circumferential side of one end of the housing. Electrical insulation between the ceramic heating element and the housing is achieved by an insulator without direct contact, and positioning of the heating element and the housing is achieved by a sleeve provided between the insulator and the housing. Further, for example, by forming the sleeve of metal and also forming the housing of metal, the insulator can be easily fixed to the housing by directly welding the two. A metallized layer is formed around the outer periphery of the insulator, and the sleeve is joined to the insulator by brazing via the metallized layer. This sleeve allows one of the pair of electrodes to be connected to the housing. The other electrode is passed through the insulator and connected to the end of the lead wire from the other end of the insulator using, for example, a metal cap, and electrically connected to the center electrode of the metal cap using a holding pin. The terminal means is constructed by burying the periphery with an insulating material to insulate the terminal portion from the housing.
Therefore, the current-carrying structure of the electrodes of the heating element can be simplified and shortening and disconnection can be prevented. The materials of the ceramic heating element of the present invention are MoSi 2 and
Consists of a mixture with Si 3 N 4 . That is, when such a ceramic material is used as a heating element for a diesel engine, it is necessary to have a high temperature coefficient of resistance, and therefore it is necessary to add MoSi 2 . but
Heating element materials made of MoSi 2 alone have some drawbacks in high temperature strength and impact resistance. Therefore, it was found that it is good to add Si 3 N 4 to solve this problem. The mixing ratio of MoSi 2 and Si 3 N 4 constituting the material of the ceramic heating element in the present invention is not particularly limited as long as it exhibits a heat generating function, but
A composition of ~90 mol% MoSi2 , 70-10 mol% Si3N4 is preferred. When the proportion of Si3N4 exceeds 70 mol%, the nonresistance increases, while when it falls below 10 mol%
This is because the effect of adding Si 3 N 4 is lost. The ceramic heating element has a porosity of 8% or less, preferably 4% or less. In order to sufficiently and precisely control the temperature of ceramic heating elements used as preheating plugs in diesel engines using a current sensor method, safety must be considered.
1400 in the current situation where more durability is required.
The ceramic heater is normally required to have a resistance change rate of 8% or less after continuously generating heat at ℃ for 400 hours. As mentioned above, the porosity value of the ceramic heating element is 8% or less when the above-mentioned durability performance required in this current sensor system is satisfied. Also, this porosity is 4
% or less, the ceramic heater has almost no resistance change rate at room temperature even after continuous heat generation at 1400℃ for 400 hours (resistance change rate is 1% or less).
This is because it is extremely durable. The shape of this heating element is not particularly limited. However, in order to effectively use the heat inside the ceramic heating element or to reduce the temperature difference between the inner and outer surfaces of the heating element, the cross section of the heating element is made U-shaped, and one end of the ceramic insulator is placed in the center of the heating element. Preferably, it is integrated into the part. The material of the ceramic insulator of the present invention is not particularly limited as long as it is an insulator, but from the viewpoint of heat resistance, durability, and adhesion after integral sintering with the ceramic heating element, aluminum oxide and Si 3 are used. A mixture with N 4 or the like is used. Note that this ceramic insulator is sintered integrally with the ceramic heating element held at one end of the heating element. Heat-resistant metal lead wires forming a pair of electrodes are buried inside the insulator. This lead wire is made of molybdenum (called Mo) and tungsten (called W).
There are two lead wires made of a heat-resistant metal such as, for example, a thin plate or a wire, each of which is connected to the inside of the electrical insulator and the end of the heating element. A heating element composed of the above-mentioned heating element and insulator is manufactured as follows. That is, as shown in FIG. 3, the above raw sheet 21 and the raw sheet 3 of the heating element
A plurality of sheets 1 and 1 are prepared, and the sheets are stacked and the lead wires 4 are inserted between the sheets. Then, hot press at low temperature as shown by the arrow in the figure.
Glue each sheet. After bonding, it is fired at high temperature and pressure to form a dense sintered body. The porosity of the heating element in such a sintered body is determined by the temperature and pressure during sintering,
Adjusted by changing the particle size of Si 3 N 4 and MoSi 2 . The heating element constituting the ceramic heater of the present invention is made of a ceramic mixture of MoSi 2 and Si 3 N 4 , so it has better heat resistance and oxidation resistance than conventional metal wire heating elements, and has a good heat generation effect. death,
Compared to MoSi 2 alone, it has extremely high-temperature strength and has a small coefficient of thermal expansion, so it also has excellent thermal shock resistance. According to the present invention, a ceramic heating element is provided at one end of a ceramic insulator, and a sleeve is provided between the outer periphery of the insulator and the inner periphery of one end of the housing. For this reason, electrical insulation between the heating element and the housing is achieved by the presence of the ceramic insulator, and positioning between the ceramic heating element and the housing is achieved by a sleeve provided between the ceramic insulator and the housing. can be achieved. Furthermore, by constructing the sleeve and the housing from a conductive material such as metal, the insulator can be easily fixed to the housing by directly welding them together. Further, since one of the pair of electrodes can be connected to the housing using the sleeve, the conduction structure of the electrode to the housing is simplified. By brazing the sleeve of the present application to the insulator through the metallized layer, one electrode can be reliably connected to the housing, and the strength of the bond between the insulator and the sleeve is improved. You can (Example) Hereinafter, the present invention will be explained with reference to Examples. FIG. 1 shows a sectional view of the ceramic heater. This ceramic heater includes a ceramic insulator 2,
A ceramic heating element 3 in which one end of the ceramic insulator 2 is buried, a pair of electrodes 4 connected to the ceramic heating element 3 through the ceramic insulator 2, and a cylinder fixed to the outer circumferential side of the ceramic insulator 2. a housing 6 made of a conductive material, and an inner peripheral side of one end of the housing 6 and a ceramic insulator 2.
A sleeve 5 made of a conductive material is provided between the outer peripheral side of the housing 6 and a center electrode 9 of a terminal means on the other end side of the housing 6. The end of the ceramic insulator 2 is inserted into the center of the ceramic heating element 3 and integrated to form the heating element 1. As shown in FIG. 2, lead wires 4 forming a pair of electrodes whose ends are connected to the heating element 3 are buried inside the ceramic insulator 2. As shown in FIG. One of the ends of the lead wire 4 is connected to the sleeve 5 with a portion exposed on the side as shown in FIG. 2a. The lead wire 4 is connected to the housing 6 through the sleeve 5, and the end of the other lead wire 4 is exposed on the other end surface of the ceramic insulator 3, and is connected to the center electrode 9 through the metal cap 7 and the holding pin 8. There is. Note that the area around the holding pin 8 is filled with insulating paste and is electrically insulated from the housing 6. Note that the ceramic heating element 3 has a cross-sectional shape of U.
It is a glyph. The heating element 1 is positioned on the outer peripheral side by a sleeve 5 and a housing 6 and fixed by welding or the like. The housing 6 is insulated and locked with the center electrode 9, an O-ring, and an insulating bush 10, and is integrally fixed with a mounting nut 11. With such a configuration, a ceramic heater having a single cylindrical current-carrying structure and excellent durability can be easily obtained. (Test Example 1) In order to exhibit high temperature strength and thermal shock resistance, the mixing ratio of the mixture of MoSi 2 and Si 3 N 4 that constitutes the ceramic heating element was examined below, and the results are shown in Table 1. Indicated. The oxidation resistance test in Table 1 was conducted in air at 1000℃ for 15 hours.
High temperature fracture strength is sample 40 x 3 x 4 mm, loading rate 0.5
mm/min, 1300℃, 3-point bending test in air, it indicates the load when the sample is destroyed or significantly deformed, and the coefficient of thermal expansion refers to the average coefficient of thermal expansion from room temperature to 800℃. According to this test result, MoSi 2 is 30-90
The mole% of Si 3 N 4 is preferably 70 to 10 mole%. Si 3
When N 4 exceeds 70 mol%, the specific resistance of the ceramic heater increases, while when it falls below 10 mol%, Si 3
The effect of N 4 addition disappears. (Test Example 2) The durability of ceramic heaters using ceramic heating elements having a composition of 80 mol% MoSi 2 and 20 mol% Si 3 N 4 and having various porosities was investigated below. The heating element 1 shown in FIGS. 2a and 2b, which is made of ceramic heating elements with various porosities, is

【表】【table】

【表】【table】

【表】 以下の方法により製作した。即ち第3図に示す
ように、平均粒径10μmのMoSi280モル%および
平均粒径1.0μmのSi3N420モル%の組成からなる
セラミツクシート31、Si3N420モル%および酸
化アルミニウム80モル%の組成からなるセラミツ
クシート21の各々を積層した。そしてこの各シ
ートの積層物の内部にMoまたはWの耐熱性金属
電極のリード線4を埋設させ、それらの積層形状
体を、1500〜1650℃の高温および100〜500Kg/cm2
の高圧下の種々の条件で焼成を第2表に示すよう
におこなつた。 上記の方法により製作された、第2図a、bに
示した発熱体素子1は、4×3×52mmの形状をも
ち、その一端に発熱体3(4×3×10mm)を有す
る。電極4は絶縁体2の内側に埋設され、かつ発
熱体3の2つの端部の内側に接続されている。 そして第1図に示すようにこの発熱体素子1は
耐熱金属からなるスリーブ5を介して、耐熱金属
からなるハウジング6に一体化した。このスリー
ブ5は発熱体素子1の絶縁体2の外周にメタライ
ズ層(図示されない)を介してろうつけ接合して
ある。ハウジング6は、スリーブ5とろうつけし
てある。電極のリード線4の一方はスリーブ5を
介してハウジング6に接続され、他方の電極のリ
ード線4は金属キヤツプ7、金属ホールデイング
ピン8を介して中心電極9に接続されている。 電力は中心電極9を正とし、ハウジング6を負
として印加され、発熱体3の発熱を得ることがで
きる。 なお、上記構成になるセラミツクヒータの作動
を説明すると、中心電極9を電源、例えば車載バ
ツテリーの正極に接続し、ハウジング6をバツテ
リーの負極に接続すると、電流が流れ発熱体3が
ジユール熱により発熱する。これにより、図示し
ないインジエクターにより噴射された燃料は着火
することになる。 ハウジング6に固着された種々の気孔率を有する
発熱体3を、実際に使用される温度約1000℃に安
全性を考慮して、1200℃および1400℃で連続発熱
させて、そのセラミツクヒータの常温抵抗値の変
化を検討し、その結果を第3表および第4図に示
した。 この結果によれば200〜500mm/cm2の高圧下およ
び1550〜1650℃の高温下においてMoSi2とSi3N4
との混合物(そのモル比MoSi2/Si3N4=80/20)
を焼成すると気孔率が8%以下の焼結体が得られ
た。この気孔率は従来知られているSiCなどのセ
ラミツク発熱体の場合には通常得られていない低
い値である。 また第3表および第4図の結果によれば1400
℃、400時間連続発熱後のセラミツクヒータの常
温抵抗変化率が8%以下となる場合の気孔率は8
%以下である。すなわち従来使用されているセラ
ミツクヒータ等の上記耐久性がせいぜい1200℃、
1000時間と比べ、本試験例のセラミツク発熱体の
気孔率8%以下の場合はそのセラミツクヒータの
耐久性が箸しく良い。特にその気孔率が4%以下
の場合は1400℃、40れお時間の連続発熱後であつ
てもセラミツクヒータの常温抵抗変化率が1%以
下であり、本発明のセラミツクヒータの耐久性は
極めてよい。 またセラミツク発熱体のMoSi2とSi3N4との混
合組成が他の場合でも同様の効果が得られる。 種々の気孔率を有するセラミツク発熱体は
MoSi2およびSi3N4の平均粒径をかえても製造す
ることができる。この結果を第5図に示した。即
ちMoSi2の平均粒径1〜50μm、Si3N4の平均粒径
を0.3〜10μm歳、圧力400Kg/cm2、焼成温度1625
℃にて1時間焼成することによりセラミツク発熱
体の気孔率が8%以下のものも製造することがで
きた。
[Table] Manufactured using the following method. That is, as shown in FIG. 3, a ceramic sheet 31 has a composition of 80 mol% MoSi 2 with an average particle size of 10 μm and 20 mol% Si 3 N 4 with an average particle size of 1.0 μm, 20 mol% Si 3 N 4 and oxidation. Ceramic sheets 21 each having a composition of 80 mol % aluminum were laminated. Then, a lead wire 4 of a heat-resistant metal electrode of Mo or W is buried inside the laminate of each sheet, and the laminate is heated to a high temperature of 1500 to 1650°C and 100 to 500 kg/cm 2
Firing was carried out under various conditions as shown in Table 2 under high pressure. The heating element 1 shown in FIGS. 2a and 2b manufactured by the above method has a shape of 4 x 3 x 52 mm, and has a heating element 3 (4 x 3 x 10 mm) at one end. The electrode 4 is buried inside the insulator 2 and connected to the inside of the two ends of the heating element 3. As shown in FIG. 1, this heating element 1 was integrated into a housing 6 made of heat-resistant metal via a sleeve 5 made of heat-resistant metal. This sleeve 5 is brazed to the outer periphery of the insulator 2 of the heating element 1 via a metallized layer (not shown). The housing 6 is brazed to the sleeve 5. One of the electrode lead wires 4 is connected to the housing 6 through a sleeve 5, and the other electrode lead wire 4 is connected to the center electrode 9 through a metal cap 7 and a metal holding pin 8. Electric power is applied with the center electrode 9 as positive and the housing 6 as negative, so that the heating element 3 can generate heat. To explain the operation of the ceramic heater having the above structure, when the center electrode 9 is connected to a power source, for example, the positive electrode of a car battery, and the housing 6 is connected to the negative electrode of the battery, a current flows and the heating element 3 generates heat due to Joule heat. do. As a result, the fuel injected by the injector (not shown) is ignited. The heating element 3 with various porosities fixed to the housing 6 is continuously heated at 1200°C and 1400°C, taking safety into account, at the temperature actually used at about 1000°C, and the ceramic heater is heated to the room temperature. Changes in resistance values were investigated, and the results are shown in Table 3 and Figure 4. According to this result, under high pressure of 200 ~ 500mm/ cm2 and high temperature of 1550~1650℃, MoSi2 and Si3N4
(The molar ratio MoSi 2 /Si 3 N 4 = 80/20)
When fired, a sintered body with a porosity of 8% or less was obtained. This porosity is a low value that has not normally been obtained in the case of conventionally known ceramic heating elements such as SiC. Also, according to the results in Table 3 and Figure 4, 1400
℃, if the room temperature resistance change rate of the ceramic heater after 400 hours of continuous heat generation is 8% or less, the porosity is 8.
% or less. In other words, the durability of conventionally used ceramic heaters is at most 1200℃,
Compared to 1000 hours, when the porosity of the ceramic heating element of this test example is 8% or less, the durability of the ceramic heater is quite good. In particular, when the porosity is 4% or less, the resistance change rate at room temperature of the ceramic heater is 1% or less even after continuous heating at 1400°C for 40 hours, and the ceramic heater of the present invention is extremely durable. good. Further, the same effect can be obtained even if the ceramic heating element has a different mixed composition of MoSi 2 and Si 3 N 4 . Ceramic heating elements with various porosity
It can also be produced by changing the average particle size of MoSi 2 and Si 3 N 4 . The results are shown in FIG. That is, the average particle size of MoSi 2 is 1 to 50 μm, the average particle size of Si 3 N 4 is 0.3 to 10 μm, the pressure is 400 Kg/cm 2 , and the firing temperature is 1625 μm.
By firing at a temperature of 1 hour, it was possible to produce a ceramic heating element with a porosity of 8% or less.

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

第1図は本発明の一実施例を示すセラミツクヒ
ータの断面図、第2図は第1図の発熱体素子を示
すもので、第2図aはその正面図、第2図bはそ
の側面図、第3図は第2図の発熱体素子の製作説
明に供する斜視図である。第4図はセラミツクヒ
ータの気孔率と400時間後の抵抗変化率の関係を
示す線図、第5図はセラミツクヒータ原料の平均
粒径と得られるセラミツクヒータの気孔率の関係
を示す線図である。 1……発熱体素子、2……セラミツク絶縁体、
21……セラミツク絶縁体の生シート、3……セ
ラミツク発熱体、31……セラミツク発熱体の生
シート、4……リード線、5……スリーブ、6…
…ハウジング、7……金属キヤツプ、8……ホー
ルデングピン、9……中心電極、10……電気絶
縁ブツシユ、11……取付ナツト、
Fig. 1 is a sectional view of a ceramic heater showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 shows the heating element of Fig. 1, Fig. 2a is a front view thereof, and Fig. 2b is a side view thereof. 3 are perspective views for explaining the manufacture of the heating element shown in FIG. 2. Figure 4 is a diagram showing the relationship between the porosity of the ceramic heater and the rate of change in resistance after 400 hours, and Figure 5 is a diagram showing the relationship between the average particle size of the ceramic heater raw material and the porosity of the ceramic heater obtained. be. 1... Heating element, 2... Ceramic insulator,
21... Raw sheet of ceramic insulator, 3... Ceramic heating element, 31... Raw sheet of ceramic heating element, 4... Lead wire, 5... Sleeve, 6...
... Housing, 7 ... Metal cap, 8 ... Holding pin, 9 ... Center electrode, 10 ... Electrical insulation bushing, 11 ... Mounting nut,

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 セラミツク絶縁体と、この絶縁体の一端に設
けられたセラミツク発熱体と、前記絶縁体中に埋
設され一端側が前記発熱体に接続された一対の電
極と、前記絶縁体の外周側に固定された筒状の導
電材料よりなるハウジングと、前記絶縁体の外周
にメタライズ層を介してろう付け接合されている
とともに前記ハウジングの一端側の内周側にろう
付け接合された円筒状の導電材料よりなるスリー
ブと、前記ハウジングの他端側に配置された端子
手段とを具備し、前記一対の電極のうち、一方の
電極の他端側は前記スリーブを介して前記ハウジ
ングに接続され、他方の電極の他端側は前記端子
手段に接続されていることを特徴とするセラミツ
クヒータ。 2 セラミツク発熱体は、30〜90モル%のMoSi2
と70〜10モル%のSi3N4の焼結体で形成されてい
る特許請求の範囲第1項記載のセラミツクヒー
タ。 3 前記セラミツク発熱体の気孔率は8%以下で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のセラミツクヒータ。 4 前記セラミツク発熱体の断面形状はU字状で
あり、前記セラミツク絶縁体の一端は該セラミツ
ク発熱体の中央部に挿入され、一体化されている
特許請求の範囲第1項記載のセラミツクヒータ。
[Scope of Claims] 1. A ceramic insulator, a ceramic heating element provided at one end of the insulator, a pair of electrodes embedded in the insulator and connected at one end to the heating element, and the insulator a housing made of a cylindrical conductive material fixed to the outer periphery of the insulator; and a housing made of a cylindrical conductive material fixed to the outer periphery of the insulator, the insulator being brazed to the outer periphery of the insulator via a metallized layer, and brazed to the inner periphery of one end of the housing. It comprises a cylindrical sleeve made of a conductive material and a terminal means arranged at the other end of the housing, and the other end of one of the pair of electrodes is connected to the housing via the sleeve. and the other end of the other electrode is connected to the terminal means. 2 Ceramic heating elements contain 30-90 mol% MoSi 2
The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic heater is formed of a sintered body of Si 3 N 4 containing 70 to 10 mol % of Si 3 N 4 . 3. The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic heating element has a porosity of 8% or less. 4. The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic heating element has a U-shaped cross-section, and one end of the ceramic insulator is inserted into the center of the ceramic heating element and integrated therewith.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58128687A (en) * 1982-01-27 1983-08-01 株式会社日本自動車部品総合研究所 Ceramic heater
JPS59143292A (en) * 1983-02-07 1984-08-16 株式会社デンソー Ceramic heater
JPH0241876A (en) * 1988-07-28 1990-02-13 Mita Giken:Kk Finding spherical elastic grindstone

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58128687A (en) * 1982-01-27 1983-08-01 株式会社日本自動車部品総合研究所 Ceramic heater
JPS59143292A (en) * 1983-02-07 1984-08-16 株式会社デンソー Ceramic heater
JPH0241876A (en) * 1988-07-28 1990-02-13 Mita Giken:Kk Finding spherical elastic grindstone

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