JPH06251862A - セラミック発熱体 - Google Patents
セラミック発熱体Info
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- JPH06251862A JPH06251862A JP3868993A JP3868993A JPH06251862A JP H06251862 A JPH06251862 A JP H06251862A JP 3868993 A JP3868993 A JP 3868993A JP 3868993 A JP3868993 A JP 3868993A JP H06251862 A JPH06251862 A JP H06251862A
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Abstract
つ高温での絶縁抵抗の劣化を防止し、長時間の連続稼動
が可能で、複雑な構造を必要としない耐久性と信頼性に
優れたセラミック発熱体を得る。 【構成】セラミック焼結体2中に無機導電材から成る発
熱抵抗体3を埋設したセラミック発熱体1であって、セ
ラミック焼結体2が窒化珪素または窒化アルミニウムを
主成分とする母材4中に、含有物5として母材4より大
きい熱膨張係数を有する金属の炭化物、珪化物、窒化物
および硼化物より選ばれ、平均粒径が3〜25μmであ
る一種以上の粒子を3〜25重量%の割合で分散含有す
る。
Description
動補助用グロープラグや、各種燃焼機器の点火用及び各
種加熱機器や測定機器の加熱用ヒーター等に用いられる
高温用のセラミック発熱体に関するものである。
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
ターとして、耐熱金属製のシース内に耐熱絶縁粉末を充
填し、該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ーや、高電圧の火花放電を利
用する各種点火装置が使用されていた。
金属製のシース内に充填された耐熱絶縁粉末を介して発
熱抵抗体の熱を伝えるため、短時間の急速昇温が困難で
ありその上、耐摩耗性や耐久性に劣るという問題がある
他、前記火花放電を利用した各種点火装置も、点火時に
雑音等の電波障害を生じたり、確実な点火という観点か
らの信頼性に欠け、未着火の場合の安全性に問題がある
等の欠点があった。
障害が発生せず、しかも確実に点火して安全性を確保
し、耐摩耗性と耐久性に優れた信頼性の高い発熱体とし
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発熱体が、1000℃前後のヒ
ーターとして内燃機関のグロープラグをはじめ、広く利
用されるようになってきた。
3に示すように高融点金属の一種であるモリブデン(M
o)の珪化物を発熱抵抗体15としたり、該モリブデン
(Mo)の珪化物を含有した絶縁体を発熱抵抗体の基体
16とするものが提案されている(特開平2−5123
5号公報参照)。
ラミック発熱体17を1000℃前後のヒーターとして
急速昇温すると、飽和温度が1300℃以上の高温とな
り、前記発熱抵抗体15が酸化して抵抗変化を起こし、
高温耐久性が劣化する恐れがあるため、ブレーキングコ
イル18等の部品を余分に設けて温度を下げて使用しな
ければならず、また、前記基体16に関しても1300
℃を超える高温下では絶縁抵抗が低下し、前記同様に高
温耐久性に劣る恐れがあり、複雑な構造の上、高コスト
となる等の課題がある。
で、その目的は発熱抵抗体及び基体の耐酸化性を向上さ
せ、かつ高温での絶縁抵抗の劣化を防止した長時間の連
続稼動が可能で、複雑な構造を必要とせず、耐久性に優
れたセラミック発熱体を提供することにある。
体は、母材が窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分
とし、該母材より大きい熱膨張係数を有する金属の炭化
物、珪化物、窒化物および硼化物より選ばれた一種以上
を3〜25重量%含有し、かつその含有物が3〜25μ
mの平均粒径を有するセラミック焼結体中に無機導電材
から成る発熱抵抗体を埋設し、とりわけ前記セラミック
焼結体中に埋設した発熱抵抗体の発熱部における両電極
間の絶縁抵抗が、1400℃の高温において10.0k
Ω/mm以上であることを特徴とするものである。
または窒化アルミニウムを主成分とし、該母材より大き
い熱膨張係数を有する金属の炭化物、珪化物、窒化物お
よび硼化物より選ばれた一種以上を3〜25重量%含有
させ、かつその含有物が3〜25μmの平均粒径を有す
るセラミック焼結体中に無機導電材から成る発熱抵抗体
を埋設することにより、母材の耐酸化性が向上して、高
温での耐久性が増すこととなる。
を図面に基づき説明する。図1は本発明のセラミック発
熱体の基体を成す窒化珪素(Si3 N4 )を主成分とす
る母材に、含有物がモリブデン(Mo)の珪化物(Mo
Si2 )であるセラミック焼結体を示す組織を200倍
に拡大した模式図である。
3 N4 )を主成分とする母材4中に、含有物5として珪
化モリブデン(MoSi2 )の粒子を分散して成るセラ
ミック焼結体である。
ゼルエンジンの始動補助用に使用されるグロープラグに
適用した一実施例を示す断面図である。
結体2中に無機導電材から成る発熱抵抗体3を埋設した
セラミック発熱体で、セラミック発熱体1の発熱部6の
発熱抵抗体3は、コイル状に密に捲回した無機導電材か
ら成る発熱抵抗線7で構成され、発熱抵抗線7の軸芯方
向の断面形状は偏平な楕円形状を成し、基体を成すセラ
ミック焼結体2が、窒化珪素(Si3 N4 )または窒化
アルミニウム(AlN)を主成分とする母材4中に、含
有物5として珪化モリブデン(MoSi2 )の粒子を分
散して成るものである。
を外嵌めして一方の電極端子として導出し、該筒状金具
8と取付金具9をろう接して負電極とし、セラミック発
熱体1の後端部には電極取り出し金具10をろう接して
他方の電極端子として導出するとともに、端子棒11と
も接続して正電極とし、端子棒11にベークライト等の
絶縁性ワッシャー12を挿通してナット13で固定する
ことにより、取付金具9の負電極と端子棒11の正電極
とが絶縁されたグロープラグ14が構成されている。
ら成るコイル状の発熱抵抗線7は、タングステン
(W)、モリブデン(Mo)、レニウム(Re)等の高
融点金属またはその合金の他、例えばタングステンカー
バイド(WC)、窒化チタン(TiN)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から成る線材が好適である。
たり、先ず、高純度の窒化珪素(Si3 N4 )粉末8
8.4重量%に、焼結助剤としてイッテリビア(Yb2
O3 )等の第3a族元素の酸化物を11.6重量%添加
混合した原料粉末と、平均粒径が1.6μm、酸素量が
0.9重量%の窒化アルミニウム(AlN)粉末86.
0重量%に、焼結助剤としてイットリア(Y2 O3 )を
12.0重量%とカルシア(CaO)を2.0重量%添
加混合した原料粉末に、それぞれ母材より大きい熱膨張
係数を有する金属、例えばモリブデン(Mo)、クロム
(Cr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等の平均
粒径が3〜25μmの炭化物、珪化物、窒化物および硼
化物より選ばれた一種以上を、その種類と添加量を種々
変えて調製したそれぞれの混合物から成る造粒体を使用
し、プレス成形法により2種類の母材から成る棒状のセ
ラミック成形体を作製する。
線を捲回したコイル状の発熱抵抗線と、該発熱抵抗線に
接続したリード線部を構成するタングステン線とから成
る発熱抵抗体を、母材主成分と第3a族元素の酸化物や
アルミナ(Al2 O3 )、モリブデン(Mo)の珪化
物、チタン(Ti)の窒化物等の焼結助剤から成る泥漿
中に浸漬して乾燥した後、前記成形体上に載置し、前記
組成物を付着した発熱抵抗体を挟むように前記同形状の
別のセラミック成形体を重ねて加圧焼成した。
前記リード線の一部を露出させ、少なくとも該露出部に
メタライズ法やメッキ法等によりニッケル(Ni)等の
金属被膜を形成した後、筒状金具を外嵌めし、還元ガス
雰囲気中で銀ろうにて接合して負電極とし、一方、前記
焼結体の端部に露出したリード線に、線材またはキャッ
プ状の金具より成る電極取り出し金具を同様に銀ろうに
て接合して正電極として接続し、正負の電極を導出した
直径約3.4mmの評価用のセラミック発熱体を作製し
た。
一部を使用し、基体中に分散して存在する前記母材より
大きい熱膨張係数を有する金属の炭化物、珪化物、窒化
物および硼化物等の含有量をICP発光分光分析法にて
測定するとともに、前記セラミック発熱体の断面を研磨
加工した後、研磨面を走査型電子顕微鏡にて撮影し、写
真より前記含有物の平均粒径を求めた。
作製した略並行に埋設した発熱部の発熱抵抗線の間隔と
ほぼ同寸法の電極部を有する評価用試料を用いて、前記
発熱抵抗線に通電して加熱し、放射温度計にて表面温度
を測定しながら、1400℃に保持した時の前記発熱部
の両電極間の抵抗を測定し、単位距離当たりの抵抗値を
算出して絶縁抵抗とした。
を使用し、14Vの直流を2分間通電して1450℃ま
で急速昇温した後、通電を停止して2分間圧搾空気を吹
きつけ強制冷却する工程を1サイクルとする高負荷耐久
試験を、断線して発熱しなくなるまで継続した。以上の
結果を表1及び表2に示す。
1400℃の絶縁抵抗は高いものの、高温耐久試験が1
0000サイクル以下と低く、逆に25重量%を超える
と絶縁抵抗が極端に低くなり、一方、前記含有物の平均
粒径が3μm未満では絶縁抵抗が5.0kΩ/mm未満
となり、逆に25μmを超えると高温耐久試験は100
00サイクル以下となるのに対し、本発明のセラミック
発熱体では、いずれも1400℃の絶縁抵抗が5.0k
Ω/mm以上となり、かつ高温耐久試験も13000サ
イクル以上であることが確認できた。
は、母材を窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分と
し、該母材より大きい熱膨張係数を有する金属の炭化
物、珪化物、窒化物および硼化物より選ばれた一種以上
を3〜25重量%含有させ、かつその含有物が3〜25
μmの平均粒径を有するセラミック焼結体中に無機導電
材から成る発熱抵抗体を埋設したことから、発熱抵抗体
及び基体の耐酸化性を向上させ、かつ高温での絶縁抵抗
の劣化を防止し、長時間の連続稼動が可能で、複雑な構
造を必要としない耐久性に優れたセラミック発熱体を得
ることができる。
素(Si3 N4 )を主成分とする母材に、含有物がモリ
ブデン(Mo)の珪化物(MoSi2 )であるセラミッ
ク焼結体を示す組織を200倍に拡大した模式図であ
る。
ンの始動補助用に使用されるグロープラグに適用した一
実施例を示す断面図である。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】セラミック焼結体中に無機導電材から成る
発熱抵抗体を埋設したセラミック発熱体において、前記
セラミック焼結体が窒化珪素または窒化アルミニウムを
主成分とする母材に、該母材より熱膨張係数が大なる金
属の炭化物、珪化物、窒化物および硼化物より選ばれた
一種以上を3〜25重量%含有し、かつ該含有物の平均
粒径が3〜25μmであることを特徴とするセラミック
発熱体。 - 【請求項2】前記セラミック焼結体中に埋設した発熱抵
抗体の少なくとも発熱部における両電極間の絶縁抵抗
が、1400℃で10.0kΩ/mm以上であることを
特徴とする請求項1記載のセラミック発熱体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05038689A JP3078418B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | セラミック発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05038689A JP3078418B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | セラミック発熱体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06251862A true JPH06251862A (ja) | 1994-09-09 |
JP3078418B2 JP3078418B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=12532272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05038689A Expired - Lifetime JP3078418B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | セラミック発熱体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3078418B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1032079A (ja) * | 1996-03-29 | 1998-02-03 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ |
US5883360A (en) * | 1997-04-22 | 1999-03-16 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater ceramic glow plug and method of manufacturing the ceramic heater |
US6049065A (en) * | 1997-04-23 | 2000-04-11 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater, a method of making the same and a ceramic glow plug having the ceramic heater |
JP2001153360A (ja) * | 1999-11-22 | 2001-06-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ及びそれを備えるグロープラグ |
US6657166B2 (en) | 2001-03-09 | 2003-12-02 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Silicon nitride sintered material and production process thereof |
US6849207B2 (en) | 2000-12-28 | 2005-02-01 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Silicon nitride sintered material and production process thereof |
WO2007135773A1 (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | セラミックヒータ及びグロープラグ |
JP2007335397A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-12-27 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ及びグロープラグ |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP05038689A patent/JP3078418B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1032079A (ja) * | 1996-03-29 | 1998-02-03 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ |
US5883360A (en) * | 1997-04-22 | 1999-03-16 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater ceramic glow plug and method of manufacturing the ceramic heater |
US6049065A (en) * | 1997-04-23 | 2000-04-11 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater, a method of making the same and a ceramic glow plug having the ceramic heater |
JP2001153360A (ja) * | 1999-11-22 | 2001-06-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ及びそれを備えるグロープラグ |
US6849207B2 (en) | 2000-12-28 | 2005-02-01 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Silicon nitride sintered material and production process thereof |
US6657166B2 (en) | 2001-03-09 | 2003-12-02 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Silicon nitride sintered material and production process thereof |
WO2007135773A1 (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | セラミックヒータ及びグロープラグ |
JP2007335397A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-12-27 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ及びグロープラグ |
EP2107854A1 (en) * | 2006-05-18 | 2009-10-07 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater and glow plug |
EP2107854A4 (en) * | 2006-05-18 | 2010-06-30 | Ngk Spark Plug Co | CERAMIC HEATER AND PREHEATING SPARK PLUG |
US8227726B2 (en) | 2006-05-18 | 2012-07-24 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater and glow plug |
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Publication number | Publication date |
---|---|
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