JPH07119968A

JPH07119968A - セラミックス発熱体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07119968A
Application number: JP28420393A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawamura; 英男河村; Hidenori Kita; 英紀北; Takemoto Hirai; 岳根平井
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-05-12
Anticipated expiration: 2015-06-12
Also published as: JP3050266B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、外殻、充填部材及び金属コイルと
の境界に隙間がなく、製造コストを低減できる安定した
強度を有する信頼性に富んだ自己電流制御型のセラミッ
クス発熱体及びその製造方法を提供する。【構成】本発明は、緻密質セラミックスの外殻１の内
部両側に多孔質セラミックスの充填部材２，３を充填
し、外殻１の両端面１５に内部を密封する密封膜４を接
合する。外殻１の中央にセラミックウィスカー及び／又
はセラミック粉末の低熱伝導セラミックス５を配置する
と共にＮ₂ガスを封入し、金属コイル１０の腐食を防止
する。金属コイル１０は、充填部材２が位置する外殻１
の内壁面７に接触状態の発熱体コイル６と、Ｎ₂ガスが
封入されている外殻１の内壁面８から隔置状態の電流制
御用コイル９から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、ディーゼル
エンジン等に使用されるセラミック製グロープラグを構
成するセラミックス発熱体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミック製グロープラグは、そ
の発熱部がタングステン等の高融点金属がＳｉ₃Ｎ₄と
ホットプレス時に一体化された構造に構成されている。
セラミック製グロープラグとして、例えば、実開昭６４
−１５０７７号公報、或いは特開平１−１５７０８４号
公報に開示されたものがある。実開昭６４−１５０７７
号公報に開示されたグロープラグは、気相法によりセラ
ミックス被覆層が塗着された発熱体が埋設されたセラミ
ックス焼結体から成る発熱部から構成されている。ま
た、特開平１−１５７０８４号公報に開示されたセラミ
ック発熱体は、Ｓｉ₃Ｎ₄焼結体中にＷ，Ｍｏ，Ｒｅ等
の高融点金属又はそれらの合金から成る発熱抵抗線が埋
設されたものであり、前記抵抗線の表面に該抵抗線の主
な構成金属元素と同一金属元素またはその窒化物、炭化
物、珪化物、珪化炭化物等の非酸化物セラミックスより
なる中間層を形成したものである。

【０００３】また、自己電流制御型グロープラグとして
は、特公平４−３４０５２号公報、特公昭６０−１９４
０４号公報、特開昭６２−１４１４２４号公報等に開示
されたものがある。

【０００４】例えば、特公平４−３４０５２号公報に開
示された自己制御型グロープラグは、通電昇温時におけ
る発熱体の温度を制御するため、発熱体に電流制御用抵
抗体を直列に接続したものであり、発熱線コイルと抵抗
体コイルとが直列に接続されてセラミック焼結体中に埋
設され、一体化されたセラミックヒータを構成し、発熱
線が温度−抵抗係数が４倍以下となるような正の抵抗温
度係数を持つタングステンＷとレニウムＲｅ合金線から
なり、抵抗体は純Ｗ又は純モリブデンＭｏの線材からな
るものである。また、特公昭６０−１９４０４号公報に
開示されたシーズグロープラグは、耐熱性の有底金属チ
ューブの内底と中心電極間をいずれも巻線の発熱体と抵
抗体を直接接続して成る自己制御型のシーズグロープラ
グであり、抵抗体の巻線ピッチが中心電極側の電極側の
取付金具に近い部分を密にし、発熱体側に近い部分を粗
に形成したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自己電流制御型グロープラグは、遮熱エンジン等の高温
燃焼室での使用では、耐熱性、熱ショックに対する強
度、高温強度等について十分なものとはいえないもので
あった。また、従来開示されている自己制御型グロープ
ラグは、炭化タングステン線を用いて作製した発熱線コ
イルとＮｉ線コイルを用いて作製した抵抗体コイルとを
接続し、両者を抵抗温度係数が異なる材料で作製した
り、或いは巻線の発熱体と抵抗体とを異なった形状に作
製したものであるので、使用中にＮｉ線が過熱によって
断線したり、経時変化によって劣化するという問題があ
り、しかも構造が複雑になり、コスト、強度に関して満
足できるものではなかった。

【０００６】また、従来の自己電流制御型グロープラグ
では、タングステン線等の金属コイルをセラミックス中
に成形時に埋設して焼結するため、焼結は加圧焼結が必
要となり、ホットプレス即ち一軸加圧焼結が通常行われ
ている。そのため、セラミックス中に埋設される金属コ
イルの形状が制限され、二次元の構造になることから、
セラミックス製外殻の壁面と金属コイルとの間が離れ、
熱伝達効率が低下し、セラミックスヒータの速熱性が低
下するという問題がある。また、発熱部がタングステン
線とＳｉ₃Ｎ₄とがホットプレス時に一体化された構造
のセラミック製グロープラグでは、タングステン線とＳ
ｉ₃Ｎ₄との境界に隙間が形成され、該隙間から水分或
いは酸素が侵入し、腐食等が発生するという問題が発生
する。特に、タングステン線とＳｉ₃Ｎ₄との境界の隙
間から水分或いは酸素が侵入するのを防止するため、境
界の隙間を密封しなければならないが、境界の隙間を密
封するため、ガラス密封等が考えられるが、製造工程が
多くなり、信頼性が低下するという問題がある。

【０００７】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、自己電流制御型のセラミックス発
熱体及びその製造方法を提供することであり、外殻の内
部の充填材料を異ならせて中間領域の遮熱度を大きくし
て電流制御用コイルを配置して電流制御部を構成し、先
端領域の遮熱度を小さくして熱放散量を大きくして発熱
部を構成し、発熱部と電流制御部を流れる電流を調節し
て最適の発熱量を確保する自己電流制御型に構成し、特
に、外殻、充填部材及び金属コイルとの境界に隙間がな
く密着させることによって熱伝達を向上させ、発熱部に
おける金属コイルと外殻のセラミックスとの境界からの
水分或いは酸素の侵入を防止し、製造コストを低減で
き、安定した強度を確保できる信頼性に富んだセラミッ
クス発熱体及びその製造方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、次のように構成されている。即ち、この
発明は、両端が開放した緻密質セラミックスから作製さ
れた外殻、該外殻の内部両側に内包された多孔質セラミ
ックスから成る充填部材、前記外殻の両端面に接合され
ている前記外殻の内部を密封する密封膜、前記外殻の内
部中央に配置され且つＮ₂ガスが封入されている低熱伝
導セラミックス、及び前記充填部材が充填されている前
記外殻の先端側の内壁面に接触状態に配置されている部
分と前記Ｎ₂ガスが封入されている前記外殻の内壁面か
ら隔置状態に配置されている部分を有する金属コイル、
から構成したことを特徴とするセラミックス発熱体に関
する。

【０００９】また、このセラミックス発熱体において、
前記金属コイルはタングステン線で作製され、前記外殻
の内壁面に接触状態に配置されている前記部分が発熱体
コイルを構成し、また前記外殻の内壁面から隔置状態に
配置されている前記部分が電流制御用コイルを構成して
いるものである。

【００１０】また、このセラミックス発熱体において、
前記金属コイルの表面には、ＣＶＤ法で被覆した又は有
機ケイ素ポリマーを転化させたセラミックス膜が配置さ
れているものである。

【００１１】また、このセラミックス発熱体において、
前記多孔質セラミックスはＳｉ及びＴｉを含んでいるも
のである。

【００１２】また、このセラミックス発熱体において、
前記密封膜はガラス質又は前記外殻と同種のセラミック
ス質から構成されているものである。

【００１３】また、このセラミックス発熱体において、
前記外殻はＳｉ₃Ｎ₄から構成されているものである。

【００１４】また、このセラミックス発熱体において、
前記低熱伝導セラミックスはセラミックウィスカー及び
／又はセラミック粉末から構成されているものである。

【００１５】また、この発明は、緻密質セラミックスか
ら両端が開放した外殻を作製すると共に、高融点金属線
から成るコイルの表面に該コイルと熱膨張係数がほぼ等
しいセラミックスを被覆し、前記コイルが一端側の内壁
面に接触し且つ中間の内壁面に隔置するように前記コイ
ルを前記外殻の内部に配置すると共に、前記外殻の内部
一端側にＳｉとＴｉを含む原料、内部中間に低熱伝導セ
ラミックス及び内部他端側にＳｉとＴｉを含む原料を充
填した後、これをＮ₂雰囲気内で反応焼成し、前記Ｓｉ
とＴｉを含む原料をＳｉ₃Ｎ₄とＴｉＮの多孔質セラミ
ックスに変化させて該多孔質セラミックスを前記外殻の
緻密質セラミックスに密着させ、次いで、前記外殻の両
端面に内部を密封する密封膜をコーティングしたことを
特徴とするセラミックス発熱体の製造方法に関する。

【００１６】

【作用】この発明によるセラミックス発熱体及びその製
造方法は、上記のように構成されており、次のように作
用する。即ち、このセラミックス発熱体は、緻密質セラ
ミックスの外殻の内部両側に多孔質セラミックスの充填
部材を内包し、前記外殻の両端面に内部を密封する密封
膜を接合し、前記外殻の内部中央に低熱伝導セラミック
スを配置すると共にＮ₂ガスを封入し、金属コイルが前
記充填部材が充填されている前記外殻の先端側の内壁面
に接触状態に且つ前記Ｎ₂ガスが封入されている前記外
殻の内壁面から隔置状態に配置されているので、前記外
殻の内壁面に接触状態に配置されている前記金属コイル
の部分が発熱体コイルを構成し、また前記外殻の内壁面
から隔置状態に配置されている前記金属コイルの部分が
電流制御用コイルを構成することになる。

【００１７】従って、前記金属コイルに電流を流せば、
前記発熱体コイルで発生した熱は前記外殻を加熱して外
部に放熱するのに対して、前記電流制御用コイルで発生
する熱は遮熱されて温度が上昇し、温度上昇に伴って前
記電流制御用コイルに流れる電流が抑制され、電流制御
部を構成する。即ち、前記電流制御用コイルが高温にな
れば、その抵抗値が大きくなり、前記金属コイルに流れ
る電流が小さくなり、前記外殻からの発熱量が自己制御
され、最適値に制御されることになる。

【００１８】また、前記外殻の両側の前記充填部材を構
成する多孔質セラミックスは、Ｓｉ及びＴｉを含んでい
る原料を緻密質のＳｉ₃Ｎ₄からなる外殻内に充填して
Ｎ₂ガス内で反応焼成することによって、ＳｉとＴｉと
をＳｉ₃Ｎ₄とＴｉＮに変化させるものであり、前記外
殻を緻密質Ｓｉ₃Ｎ₄で作製しておけば、焼成時にＴｉ
Ｎが膨張し、外殻のＳｉ₃Ｎ₄と反応Ｓｉ₃Ｎ₄とが密
着することができ、しかも前記外殻の両端が開放してい
るので、焼成時に同時に外殻内、特に中間部にＮ₂ガス
を封入させることができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるセラ
ミックス発熱体及びその製造方法の実施例を説明する。
図１はこの発明によるセラミックス発熱体の一実施例を
示す断面図である。

【００２０】このセラミックス発熱体は、主として、デ
ィーゼルエンジン等に組み込まれるセラミック製グロー
プラグに組み込まれて用いられるものであり、緻密質セ
ラミックスから作製された両端が開放したパイプ状の外
殻１、該外殻１の内部両側に内包された多孔質セラミッ
クスから成る充填部材２，３、外殻１の両端面１５に接
合されている外殻１の内部を密封する密封膜４、外殻１
の内部中央に配置され且つＮ₂ガスが封入されている低
熱伝導セラミックス５、及び充填部材２，３及び低熱伝
導セラミックス５に配置されている金属コイル１０から
構成されている。充填部材２，３は、外殻１の内壁面
７，１４に密着した状態で外殻１内に充填されている。

【００２１】金属コイル１０は、タングステン等の高融
点金属から作製された抵抗線であり、充填部材２が充填
されている外殻１の先端側の内壁面７に接触状態に配置
されている部分に位置する発熱体コイル６とＮ₂ガスが
封入されている外殻１の内壁面８から隔置状態に配置さ
れている部分に位置する電流制御用コイル９とを有して
いる。更に、金属コイル１０は、発熱体コイル６の一端
と電流制御用コイル９の一端とを接続する接続線１１、
発熱体コイル６の他端に接続した外殻１内を延びて多孔
質セラミックスの充填部材３から突出する接続線１２、
及び電流制御用コイル９の他端に接続して外殻１内を延
びて多孔質セラミックスの充填部材３から突出する接続
線１３を有している。

【００２２】このセラミックス発熱体において、金属コ
イル１０の表面には、セラミックス膜が被覆されてい
る。また、充填部材２，３を構成する多孔質セラミック
スは、Ｓｉ及びＴｉを含んでいるものであり、焼成によ
ってＳｉ₃Ｎ₄、ＴｉＮに変化し、ＴｉＮは酸化させる
ことによってＴｉＯ₂，ＴｉＯＮに変化して安定したも
のである。外殻１の両端面１５及び充填部材２，３の端
面に接合されている密封膜４は、ポリマープレカーサ等
によって構成されたガラス質又は外殻１と同種のセラミ
ックス質から構成されている。外殻１は、緻密質のＳｉ
₃Ｎ₄セラミックスから作製されている。低熱伝導セラ
ミックス５は、ＳｉＣウィスカー、Ｓｉ₃Ｎ₄ウィスカ
ー、Ａｌ₂Ｏ₃ウィスカー、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂ウィ
スカー、セラミック粉末又はＳｉ₃Ｎ₄多孔材のいずれ
かの材料で構成され、特に、電流制御用コイル９の周辺
のセラミックスは空気と同等の低熱伝導率の材料に構成
することが遮熱構造上好ましいものであり、しかも低熱
伝導セラミックス５が位置する外殻１の内部には、Ｎ₂
ガスが焼成時に封入されており、金属コイル１０の酸化
は発生しない構造に構成されている。

【００２３】このセラミックス発熱体は、セラミック製
グロープラグに組み込められるものであり、外殻１の端
部は、例えば、絶縁ブッシュ等の絶縁体を介在して電極
を中空部内に取り付けた中空状本体に固定されている。
この場合に、中空状本体は、耐熱合金等の金属から作製
され、他の部品への取り付けのためのねじ等を備えてい
る。そして、接続線１３の端部が電極に接続され、接続
線１２の端部が中空状本体に接続されている。従って、
このセラミックス発熱体では、電流は、電極→接続線１
３→電流制御用コイル９→接続線１１→発熱体コイル６
→接続線１２→中空状本体の経路で流れるように構成さ
れる。

【００２４】このセラミックス発熱体は、次のようにし
て製造することができる。このセラミックス発熱体の製
造方法は、まず、緻密質セラミックスから外殻を作製す
ると共に、タングステン線等から成る金属コイル１０の
表面に金属コイル１０と熱膨張係数がほぼ等しいＳｉＣ
等のセラミックスをＣＶＤ法等で被覆する。次いで、Ｓ
ｉＣ等のセラミックスが被覆されたタングステン線等の
金属コイル１０を、外殻１の一端側の内壁面７に接触
し、中間の内壁面８に隔置するように外殻１の内部に配
置すると共に、外殻１の内部一端側にＳｉとＴｉを含む
原料、中間にＳｉＣウィスカー、Ｓｉ₃Ｎ₄多孔材等の
低熱伝導セラミックス９及び他端側にＳｉとＴｉを含む
原料を充填する。その後、ＳｉとＴｉを含む原料と低熱
伝導セラミックス部材とを充填した外殻１をＮ₂雰囲気
内で反応焼成し、ＳｉとＴｉを含む原料をＳｉ₃Ｎ₄，
ＴｉＮ，ＴｉＯ₂，ＴｉＯＮの多孔質セラミックスに変
化させて充填部材２，３に転化させ、多孔質セラミック
スを外殻１の内壁面７，１４を形成する緻密質セラミッ
クスに密着させ、特に、発熱体コイル６を外殻１の内壁
面７に密着させることができる。また、外殻１の両端が
開放しているので、焼成時に外殻１内、特にその中間部
の低熱伝導セラミックス５中にＮ₂ガスが封入されるこ
とになる。更に、外殻１の両端面１５にＣＶＤ法により
外殻１と同種のセラミックスから成る密封膜４をコーテ
ィングし、外殻１の内部を密封し、セラミックス発熱体
を作製する。従って、このセラミックス発熱体は、従来
のものに比較して、発熱部での発熱体コイル６及び充填
部材２と外殻１の内壁面７との密着性を向上させ、熱伝
達を向上させて直ちに昇温でき、また、製造工程が少な
く簡潔であり、製造コストを低減でき、しかも安定した
信頼性に富んだセラミック製グロープラグに組み込むセ
ラミックス発熱体を作製できる。

【００２５】次に、このセラミックス発熱体の具体的な
実施例を説明する。〔実施例１〕まず、線径φ０．２ｍｍのタングステンＷ
線を外径φ３．５ｍｍのコイル状に巻きあげて金属コイ
ルを作製する。このタングステン線のコイルの表面にＣ
ＶＤ法によってＳｉＣを被覆した。ＳｉＣを被覆したタ
ングステン線のコイルをスリップキャスト用の石膏型等
の多孔型内に配置し、この状態でＳｉとＴｉとを８５：
１５の割合で配合した原料即ちスラリーを多孔型内に所
定量注入した。次いで、スラリーがある程度固化した状
態で多孔型内に充填したスラリーの上で多孔型内にＳｉ
Ｃウィスカーをスラリー化して流し込んだ。ＳｉＣウィ
スカーをスラリーがある程度固化した状態で、該ＳｉＣ
ウィスカー上にＳｉとＴｉとの上記スラリーを多孔型内
に所定量注入した。スラリーの水分を多孔型を通じて十
分に吸収して固化させた。上記プロセスによって、タン
グステン線コイルの周辺にＳｉとＴｉとの原料を肉付け
すると共に、中間部にＳｉＣウィスカーを配置した成形
体を作製することができた。

【００２６】次いで、成形体を多孔型から取り出し、該
成形体をＮ₂ガス雰囲気内で乾燥させた後、相対密度９
９％以上の緻密質Ｓｉ₃Ｎ₄のパイプ状外筒即ち外殻１
内に乾燥した成形体を挿入した。この時、成形体の外径
と外殻１の内径とはほぼ同寸法であり、実質的に両者間
には隙間がなかった。外殻１に成形体を挿入した設定状
態で、５ａｔｍとしたＮ₂ガス雰囲気の焼成炉内で最高
１４００℃まで加熱昇温して焼成し、ＳｉとＴｉの原料
成分をそれぞれＳｉ₃Ｎ₄、ＴｉＮ等の窒化物の焼成体
即ち多孔質セラミックスの充填部材２，３に変化させる
と共に、ＳｉＣウィスカーによってＮ₂ガスが封入され
た低熱伝導セラミックス部材５が形成された。この焼成
工程で、ＴｉＮによる約０．２％程度の膨張が生じるた
め、焼成体と外殻１との境界には空隙が発生しなかっ
た。次いで、外殻１両端面１５と多孔質セラミックスの
充填部材２，３の各端面にＣＶＤ法によってＳｉ₃Ｎ₄
をコーティングし、外殻１の中間部にＮ₂ガスを完全に
封入した。

【００２７】〔実施例２〕また、このセラミックス発熱
体の製造方法において、タングステン線のコイルの表面
にＣＶＤ法によってＳｉＣを被覆するのに代えて、タン
グステン線のコイルを有機ケイ素ポリマーであるポリカ
ルボシランのトルエン溶液に浸し、Ｎ₂ガス雰囲気で所
定温度まで加熱し、有機ケイ素ポリマーをＳｉ₃Ｎ₄に
転化させた。この処理工程を５回繰り返し、タングステ
ン線のコイルの外面に約５０μｍのセラミックス被膜を
形成させた。このセラミックス被膜のタングステン線の
コイルを用いて上記実施例１と同様のプロセスで同様の
セラミックス発熱体を作製した。

【００２８】〔実施例３〕また、このセラミックス発熱
体の製造方法において、外殻１にＳｉとＴｉとから成る
原料に代えて、Ｓｉのみから成る原料即ちスラリーを用
いると共に、中間部には実施例１と同様のＳｉＣウィス
カーをスラリーを用いて、実施例１と同様のプロセスで
セラミックス発熱体を作製した。この場合には、充填部
材２，３を構成する多孔質セラミックスは、多孔質Ｓｉ
₃Ｎ₄から構成されていた。

【００２９】〔実施例４〕また、このセラミックス発熱
体の製造方法において、外殻１にＳｉとＴｉとから成る
原料に代えて、ＳｉとＳｉ₃Ｎ₄とを８０：２０の割合
で配合した原料即ちスラリーを用いて、実施例１と同様
のプロセスでセラミックス発熱体を作製した。この場合
には、充填部材２，３を構成する多孔質セラミックス
は、多孔質Ｓｉ₃Ｎ₄から構成されていた。

【００３０】〔実施例５〕更に、このセラミックス発熱
体の製造方法において、外殻１にＳｉとＴｉとから成る
原料に代えて、Ｓｉの原料即ちスラリーを用いると共
に、ＳｉＣウィスカーをスラリーの代わりにＳｉの原料
即ちスラリーを用いて、実施例１と同様のプロセスでセ
ラミックス発熱体を作製した。この場合には、充填部材
２，３を構成する多孔質セラミックスは、多孔質Ｓｉ₃
Ｎ₄から構成されており、低熱伝導セラミックス部材５
を構成する多孔質セラミックスはＳｉ₃Ｎ₄多孔材から
構成されていた。

【００３１】この発明によるセラミックス発熱体は、上
記各実施例に示すように製造することができるが、それ
らについては通電時間に対するセラミックス発熱体の温
度上昇時間には、若干の差異があったが、ほぼ同様の作
用効果を達成できるものであった。

【００３２】

【発明の効果】この発明によるセラミックス発熱体及び
その製造方法は、上記のように構成されており、次のよ
うな効果を有する。即ち、このセラミックス発熱体は、
緻密質セラミックスの外殻の内部両側に多孔質セラミッ
クスの充填部材を内包し、前記外殻の両端面に外殻の内
部を密封する密封膜を接合し、前記外殻の内部中央に低
熱伝導セラミックスを配置すると共にＮ₂ガスを封入
し、金属コイルが前記充填部材が充填されている前記外
殻の先端側の内壁面に接触状態に且つ前記Ｎ₂ガスが封
入されている前記外殻の内壁面から隔置状態に配置され
ているので、前記外殻の内壁面に接触状態に配置されて
いる前記金属コイルの部分が発熱体コイルを構成し、ま
た前記外殻の内壁面から隔置状態に配置されている前記
金属コイルの部分が電流制御用コイルを構成することに
なる。従って、前記金属コイルに電流を流せば、前記発
熱体コイルが発熱部を構成して前記外殻を加熱して熱を
放熱し、これに対して、前記電流制御用コイルは前記低
熱伝導セラミックスで遮熱されて温度が上昇し、そこ
で、前記電流制御用コイルが高温になれば、その抵抗値
が大きくなり、前記金属コイルに流れる電流が小さくな
り、前記外殻からの発熱量が自己制御され、最適値に制
御されることになる。

【００３３】このセラミックス発熱体は、上記の構成に
よって前記発熱体コイルが発熱部を構成するが、前記発
熱体コイルが前記外殻の内壁面に接触して配置されてい
るので、前記外殻全体が均一に温度上昇する。前記外殻
の内壁面に前記発熱体コイルが密着し、前記発熱体コイ
ルを埋める状態に前記充填部材が充填されているので、
前記発熱部の熱伝導性が極めて良好になる。

【００３４】また、このセラミックス発熱体では、連続
した１本のタングステン線等の金属コイルで前記発熱体
コイルと前記電流制御用コイルが作製されているので、
例えば、中央に貫通孔を有し且つ外周面に螺旋溝を有す
るセラミック製コイル作製治具を使用して簡単に作製す
ることができ、途中に接続部が存在しないので、電気的
にも信頼性に富んだ耐久性に富んだ前記金属コイルを安
価に提供できる。

【００３５】また、前記外殻の両側の前記充填部材を構
成する多孔質セラミックスを作製するためＳｉ及びＴｉ
を含んでいる原料を緻密質のＳｉ₃Ｎ₄からなる外殻内
に充填すると共に、中央部に低熱伝導部材を作製するた
めセラミックスウィスカー或いは多孔質セラミックスを
前記外殻の中央部に充填し、Ｎ₂ガス雰囲気中で反応焼
成することによって、ＳｉとＴｉとをＳｉ₃Ｎ₄，Ｔｉ
Ｎ，ＴｉＯ₂，ＴｉＯＮに変化させて多孔質セラミック
スを生成させるものであり、前記外殻を緻密質Ｓｉ₃Ｎ
₄で作製しておけば、焼成時にＴｉＮが膨張し、前記外
殻のＳｉ₃Ｎ₄と反応Ｓｉ₃Ｎ₄とが密着することがで
き、しかも前記外殻の両端が開放しているので、焼成時
に同時に外殻内、特に中間部にＮ₂ガスを容易に封入さ
せることができ、両端面をセラミックス等の密封膜で封
鎖すれば、完全に前記外殻内にＮ₂ガスを封入できる。
また、焼成時に前記外殻内にＮ₂ガスを封入できるの
で、製造工程を数を低減してコストを低減できる。しか
も、前記外殻内でのＮ₂ガス封入により、タングステン
線等の金属コイルの耐腐食性を向上でき、耐久性を向上
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるセラミックス発熱体の一実施例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１外殻２，３充填部材４密封膜５低熱伝導セラミックス（セラミックウィスカー又
はセラミック粉末）６発熱体コイル７，８，１４内壁面９電流制御用コイル１０金属コイル１１，１２，１３接続線１５端面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端が開放した緻密質セラミックスから
作製された外殻、該外殻の内部両側に内包された多孔質
セラミックスから成る充填部材、前記外殻の両端面に接
合されている前記外殻の内部を密封する密封膜、前記外
殻の内部中央に配置され且つＮ₂ガスが封入されている
低熱伝導セラミックス、及び前記充填部材が充填されて
いる前記外殻の先端側の内壁面に接触状態に配置されて
いる部分と前記Ｎ₂ガスが封入されている前記外殻の内
壁面から隔置状態に配置されている部分を有する金属コ
イル、から構成したことを特徴とするセラミックス発熱
体。
【請求項２】前記金属コイルは、タングステン線で作
製され、前記外殻の内壁面に接触状態に配置されている
前記部分が発熱体コイルを構成し、また前記外殻の内壁
面から隔置状態に配置されている前記部分が電流制御用
コイルを構成していることを特徴とする請求項１に記載
のセラミックス発熱体。
【請求項３】前記金属コイルの表面には、ＣＶＤ法で
被覆した又は有機ケイ素ポリマーを転化させたセラミッ
クス膜が配置されていることを特徴とする請求項１に記
載のセラミックス発熱体。
【請求項４】前記多孔質セラミックスはＳｉ及びＴｉ
を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のセラミ
ックス発熱体。
【請求項５】前記密封膜はガラス質又は前記外殻と同
種のセラミックス質から構成されていることを特徴とす
る請求項１に記載のセラミックス発熱体。
【請求項６】前記外殻はＳｉ₃Ｎ₄から構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス発熱
体。
【請求項７】前記低熱伝導セラミックスはセラミック
ウィスカー及び／又はセラミック粉末から構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス発熱
体。
【請求項８】緻密質セラミックスから両端が開放した
外殻を作製すると共に、高融点金属線から成るコイルの
表面に該コイルと熱膨張係数がほぼ等しいセラミックス
を被覆し、前記コイルが一端側の内壁面に接触し且つ中
間の内壁面に隔置するように前記コイルを前記外殻の内
部に配置すると共に、前記外殻の内部一端側にＳｉとＴ
ｉを含む原料、内部中間に低熱伝導セラミックス及び内
部他端側にＳｉとＴｉを含む原料を充填した後、これを
Ｎ₂雰囲気内で反応焼成し、前記ＳｉとＴｉを含む原料
をＳｉ₃Ｎ₄とＴｉＮの多孔質セラミックスに変化させ
て該多孔質セラミックスを前記外殻の緻密質セラミック
スに密着させ、次いで、前記外殻の両端面に内部を密封
する密封膜をコーティングしたことを特徴とするセラミ
ックス発熱体の製造方法。