JPH0517354U - セラミツクヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】急速昇温特性を損なうことなく最高飽和温度を
低く、かつセラミック発熱体と取付金具との同軸度を高
精度に得ることができ、その結果、長時間の連続使用が
可能な寿命の長い耐久性に優れたセラミックヒータを提
供する。 【構成】窒化珪素質焼結体２中に無機導電材からなる正
の温度抵抗係数を有する発熱抵抗体３を埋設したセラミ
ック発熱体４を接合した筒状金具５と取付金具７とが重
なる部分で、少なくとも筒状金具５の段差部６が当接す
る取付金具７の先端内側に設けた段座８より取付金具７
の先端部９側に間隙１０を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はディーゼルエンジンの始動促進用グロープラグや、各種燃焼機器の点 火用ヒータ及び加熱機器の加熱用ヒータとして用いられるセラミックヒータに関 するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来よりディーゼルエンジンの始動促進に用いられるグロープラグや各種点火 用及び加熱用ヒータとして、耐熱金属製のシースに充填した耐熱絶縁粉末中にニ ッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）等を主体とする高融点金属線から成る発熱抵抗 体を埋設したシーズヒータや、高電圧の火花放電を利用する各種点火装置等が使 用されていた。

【０００３】 しかしながら、前記シーズヒータは短時間の急速昇温が困難であり、耐摩耗性 や耐久性に劣る他、前記火花放電を利用する点火装置等では点火時に電波障害を 生じたり、未着火の場合の安全性に問題がある等の欠点があった。

【０００４】 そこで、短時間の急速昇温ができ、電波障害がなく、確実に点火して安全かつ 雰囲気を問わず長時間の使用が可能である耐摩耗性と耐久性に優れた信頼性の高 いヒータとして、無機導電材から成る発熱抵抗体をセラミック焼結体中に埋設し たセラミックヒータが広く利用されるようになってきた。

【０００５】 前記セラミックヒータは、例えば図４に示すように一般にタングステン（Ｗ） やモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属もしくはこれらの化合物より成る発熱抵抗 体を基体中に埋設したり、前記高融点金属もしくはこれらの化合物を主体とする 発熱抵抗体ペーストを前記基体上にパターン印刷し、その上に他の基体を重ねて 焼成一体化したセラミック発熱体２５が、筒状金具２６に接合され前記セラミッ ク発熱体２５に埋設されている発熱抵抗体の一端が電気的に接続され、更に前記 筒状金具２６が取付金具２７と接合されて負電極を構成する。

【０００６】 一方、発熱抵抗体の他端はセラミック発熱体２５の後端部２８に装着した金属 キャップ２９に溶接されたリード線３０を介し、端子棒３１に接続されて正電極 となるように構成されている。

【０００７】 この場合、一般にセラミック発熱体２５はエンジンや各種燃焼・加熱機器の高 温燃焼ガスや高温雰囲気に耐えるように高融点ロウ材を用いて筒状金具２６にロ ウ接され、更に該筒状金具２６と取付金具２７とは該取付金具２７が前記高温燃 焼ガスや高温雰囲気に直接曝されることがないために低融点ロウ材を用いてロウ 接されている（特公平１−２９４２６号公報参照）。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記セラミックヒータはロウ材を介して筒状金具２６と取付金 具２７とが密に接合されているため、通電により発生したセラミック発熱体２５ の熱が筒状金具２６から取付金具２７へ、更に該取付金具２７からエンジンや各 種燃焼・加熱機器本体へと伝導してセラミック発熱体２５に熱引けを起こし、正 の温度抵抗係数を有する発熱抵抗体の抵抗値の上昇は小となり、その結果、セラ ミック発熱体２５の温度分布が先端発熱となって設定温度より先端の温度が高温 となり、例えば１４Ｖの一定電圧を印加するとセラミック発熱体２５の先端部は 設定温度の１４００℃を越えて１４５０℃にも達し、セラミック発熱体２５中の 発熱抵抗体が断線する等、セラミックヒータの寿命が短くなり耐久性に劣るとい う課題があった。

【０００９】 とりわけ、急速昇温特性を有する自己飽和型のセラミックヒータにおいては、 設定温度に到達する昇温速度を数秒以内と可能な限り急速にするとともに、最高 温度を極力低く抑えることが大きな課題となっている。

【００１０】

【考案の目的】 本考案は、前記欠点に鑑み開発されたもので、その目的は筒状金具と取付金具 との接合によるセラミック発熱体からの熱伝導を抑制し、セラミック発熱体の最 高温度を極力低く抑えることにより、使用中にセラミック発熱体中の発熱抵抗体 が断線したりせずに長時間の連続使用が可能である寿命の長い耐久性に優れたセ ラミックヒータを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案のセラミックヒータは、窒化珪素質焼結体中に無機導電材からなる正の 温度抵抗係数を有する発熱抵抗体を埋設したセラミック発熱体に筒状金具を接合 し、該筒状金具の段差部を取付金具の先端内側に設けた段座に当接させて電気的 に接続固着したセラミックヒータにおいて、前記筒状金具と取付金具とが重なる 部分で少なくとも筒状金具と取付金具とが当接する部位より取付金具の先端部側 に間隙を有していることを特徴とするものである。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案のセラミックヒータを図面に基づき詳細に説明する。 図１は、本考案のセラミックヒータをディーゼルエンジンに使用されるグロー プラグに適用した一実施例を示す要部の断面図であり、図２は図１のグロープラ グの要部を拡大した断面図である。 図において、１は窒化珪素質焼結体２中に無機導電材からなる発熱抵抗体３を 埋設したセラミック発熱体４で形成されたグロープラグを成すセラミックヒータ である。

【００１３】 セラミック発熱体４には段差部６を有する筒状金具５をロウ接することにより セラミック発熱体４に埋設された発熱抵抗体３の一端が電極端子として導出され 、筒状金具５と取付金具７とが重なる部分で少なくとも取付金具７の先端内側に 設けた段座８より取付金具７の先端部９側に間隙１０を有しているようにして、 前記筒状金具５の段差部６を取付金具７の先端内側に設けた段座８に導電性ガス ケット１３を介して当接することにより電気的に接続固着されている。

【００１４】 前記間隙１０を設けることによりセラミック発熱体４から筒状金具５を介して 取付金具７へ、更にエンジン本体への熱伝導が小さくなり、セラミック発熱体４ の熱引けが無くなることから、正の温度抵抗係数を有する発熱抵抗体３のリード 部の抵抗値が大となりセラミック発熱体４の先端部の最高温度が低くなって適性 な温度分布が得られることになる。

【００１５】 尚、前記間隙１０は筒状金具５と取付金具７とが重なる部分の全域に設けても 、あるいは筒状金具５の段差部６の少なくとも一部に取付金具７の段座８より後 端側で図３に示すように間隙１０ａを有しているようにフランジ部１１を設けて 位置決めし、フランジ部１１を除く筒状金具５と取付金具７とが重なる部分の全 域に空間１２を設けても良く、フランジ部１１は円板状もしくは歯車状に形成し ても良い。

【００１６】 但し、前記全域に設ける間隙１０及びフランジ部１１と取付金具７との間隙１ ０ａは筒状金具５の外径と取付金具７の内径及びフランジ部１１の外径と取付金 具７の内径との径差が０．０１〜１ｍｍの範囲が望ましく、前記径差が０．０１ ｍｍ未満では金具の加工誤差から完全に間隙を設けることが困難となり断熱効果 が得られない。一方、前記径差が１ｍｍを越えると接続固着する際に振れて取付 金具７に対する筒状金具５、即ちセラミック発熱体４の同軸度が得られず、グロ ープラグを成すセラミックヒータをエンジン本体に取り付ける際に、取付穴にセ ラミック発熱体４が当たって破断するという事故を生じる恐れがある。

【００１７】 他方、セラミック発熱体４の後端部１４には筒状金具５と同時にロウ接した電 極取出金具１５の開口部１６に、ワッシャー等の導電性緩衝材１７を介して絶縁 体１８に挿通したフランジ１９を有する端子棒２０が内挿されて連結され、取付 金具７の後端周縁２１を絶縁体１８の端面２２で加締めて固着し、筒状金具５と 取付金具７をロウ接せずに加圧接合して負電極とするとともに、セラミック発熱 体４の後端部１４にロウ接した電極取出金具１５と端子棒２０も同様に加圧接合 して正電極とし、端子棒２０にベークライト等の絶縁性ワッシャー２３をナット ２４で固定することにより取付金具７の負電極と、端子棒２０の正電極とが絶縁 されてセラミックヒータ１が構成されている。

【００１８】 尚、無機導電材からなる発熱抵抗体としてはタングステン（Ｗ）、モリブデン （Ｍｏ）、レニウム（Ｒｅ）等の高融点金属の他、例えばタングステンカーバイ ド（ＷＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ₂ ）や硼 化ジルコニウム（ＺｒＢ₂ ）等の第４ａ族、第５ａ族、第６ａ族の炭化物または 窒化物等も好適に用いられる。

【００１９】 上記の如くして前記間隙を種々設定して作製したセラミックヒータについて、 １１Ｖの電圧で３．５秒後の温度が８００℃となるように通電して温度特性試験 を行ない、セラミック発熱体の最高飽和温度を非接触式温度測定器で測定すると ともに、取付金具の外周に刻設されたネジ部を基準としてダイアルゲージでセラ ミック発熱体の先端の最大振れ寸法を測定して同軸度を評価した。 以上の結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【考案の効果】

叙上の如く本考案のセラミックヒータは、窒化珪素質焼結体中に無機導電材か らなる正の温度抵抗係数を有する発熱抵抗体を埋設したセラミック発熱体を接合 した筒状金具と取付金具とが重なる部分で少なくとも筒状金具と取付金具とが当 接する部位より取付金具の先端部側に間隙を有している構造としたことから、急 速昇温特性を損なうことなく最高飽和温度を低くすることができ、かつセラミッ ク発熱体と取付金具との同軸度を高精度に得ることができ、その結果、長時間の 連続使用が可能な寿命の長い優れた耐久性を有するセラミックヒータを提供する ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のセラミックヒータをディーゼルエンジ
ンに使用されるグロープラグに適用した一実施例を示す
要部の断面図である。

【図２】図１のグロープラグの要部を拡大した断面図で
ある。

【図３】本考案のセラミックヒータをディーゼルエンジ
ンに使用されるグロープラグに適用した他の実施例を示
す要部拡大断面図である。

【図４】従来のセラミックヒータをディーゼルエンジン
に使用されるグロープラグに適用した場合の要部を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ セラミックヒータ ２ 窒化珪素質焼結体 ３ 発熱抵抗体 ４ セラミック発熱体 ５ 筒状金具 ６段差部 ７ 取付金具 ８ 段座 ９ 先端部 １０、１０ａ 間隙 １１ フランジ部 １２ 空間

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】窒化珪素質焼結体中に無機導電材からなる
   正の温度抵抗係数を有する発熱抵抗体を埋設したセラミ
   ック発熱体に筒状金具を接合し、該筒状金具の段差部を
   取付金具の先端内側に設けた段座に当接させて電気的に
   接続固着したセラミックヒータにおいて、前記筒状金具
   と取付金具とが重なる部分で少なくとも筒状金具と取付
   金具とが当接する部位より取付金具の先端部側に間隙を
   有していることを特徴とするセラミックヒータ。