JPH09184621A - セラミックヒータ - Google Patents

セラミックヒータ

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JPH09184621A
JPH09184621A JP35333595A JP35333595A JPH09184621A JP H09184621 A JPH09184621 A JP H09184621A JP 35333595 A JP35333595 A JP 35333595A JP 35333595 A JP35333595 A JP 35333595A JP H09184621 A JPH09184621 A JP H09184621A
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JP
Japan
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ceramic
ceramic heater
electrode
heating element
embedded
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Pending
Application number
JP35333595A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsuneo Ito
恒夫 伊藤
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 その製造工程において、セラミック発熱体か
らの電極部の脱落や、該発熱体に対する電極部の回転等
が起こりにくい構造を有するセラミックヒータを提供す
る。 【解決手段】 セラミックヒータ1は、セラミック基体
13と、そのセラミック基体13に埋設され、通電によ
り抵抗発熱するセラミック発熱体10と、そのセラミッ
ク発熱体10に通電するために、該セラミック発熱体1
0に一端が埋設された電極部11、12とを備えて構成
される。電極部11、12のセラミック発熱体10への
埋設部には、セラミック発熱体10に対する該埋設部の
相対的な移動及び/又は回転を阻止ないし抑制するため
の干渉部20が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はセラミックヒータに
関し、例えばセラミックグロープラグ等に使用されるセ
ラミックヒータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、セラミックグロープラグに使用さ
れるセラミックヒータとして、絶縁性セラミック基体に
対し、通電により抵抗発熱するセラミック発熱体を埋設
した構成を有するものが知られている。セラミック発熱
体には、その通電のための線状又はロッド状の電極部の
一端が埋設される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなセラミッ
クヒータは、例えばセラミック発熱体を形成する導電性
セラミック粉末を射出成形により電極部と一体成形し、
続いてその射出成形体の外側を絶縁性セラミック粉末で
覆ってプレス成形することにより複合成形体を作成し、
さらにこれを所定の温度で焼成することにより製造され
ている。ここで、導電性セラミック粉末と電極部との一
体射出成形体は、電極と粉末成形部との間の固着力がそ
れほど大きくないため、その取り扱い時、例えば上記複
合成形体製造のためにこれをプレス型にセットする際
に、電極部が粉末成形部から抜け落ちたり軸線回りに回
転したりする等の問題が発生することがあり、ひいては
成形工程の自動化を妨げる要因ともなっている。
【0004】本発明の課題は、その製造工程において、
セラミック発熱体からの電極部の脱落や該発熱体に対す
る回転等が起こりにくい構造を有するセラミックヒータ
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明の
セラミックヒータは、セラミック基体と、そのセラミッ
ク基体に埋設され、通電により抵抗発熱するセラミック
発熱体と、そのセラミック発熱体に通電するために、該
セラミック発熱体に一端が埋設された電極部とを備えて
構成され、上述の課題を解決するために、電極部のセラ
ミック発熱体への埋設部に、セラミック発熱体に対する
該埋設部の相対的な移動及び/又は自身の軸線周りの回
転を阻止ないし抑制するための干渉部が形成されたこと
を特徴とする。すなわち、電極部に上述の干渉部を形成
することにより、該セラミックヒータの製造時におい
て、焼成前の粉末成形体から電極部が脱落したり、ある
いは粉末成形体に対して回転したりする等の問題が起こ
りにくくなり、ひいては成形工程の自動化も容易に行う
ことができる。
【0006】上記セラミックヒータを製造するために、
例えば下記のような複合粉末成形体を使用することがで
きる。すなわち、該複合粉末成形体は、電極部の一端部
が埋設された導電性セラミック粉末成形部と、その導電
性セラミック粉末成形部の外側を覆う基体セラミック粉
末成形部とを含んで構成され、電極部の導電性セラミッ
ク粉末成形部に対する埋設部に前述の干渉部が形成され
る。そして、当該複合粉末成形体を焼成することによ
り、導電性セラミック粉末成形部が前述のセラミック発
熱体を、基体セラミック粉末成形部が同じくセラミック
基体を形成することとなる。なお、導電性セラミック粉
末成形部は、例えば電極部との一体射出成形部とするこ
とができ、また基体セラミック粉末成形部は、上記導電
性セラミック粉末成形部と一体化されたプレス成形部と
することができる。
【0007】次に、干渉部は、埋設部の少なくとも一部
において、その断面を円形から変形させた形状とするこ
とにより形成することができる。干渉部の断面を円形か
ら変形させることにより、電極部が、その軸線周りにお
いてセラミック発熱体(すなわち、複合粉末成形体にお
ける、その導電性セラミック粉末成形部)に対し、相対
的に回転することを効果的に防止ないし抑制することが
できる。より具体的には干渉部は、埋設部の側面に形成
された凹部または凸部とすることができる。例えば、こ
の凹部又は凸部を、埋設部の軸方向中間部に形成するこ
とにより、電極部のセラミック発熱体からの脱落も効果
的に防止することができる。また、電極部は円状断面を
有する線状又はロッド状に形成することができる。この
場合、干渉部は、該電極部の端部をその軸線と交差する
向きにかしめることにより形成された凹部とすることが
できる。こうすれば、電極部に干渉部を容易に形成する
ことができ、電極部の脱落ないし回転の防止効果にも優
れる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示す実施例を参照しつつ説明する。図1は、本発明に
係るセラミックヒータを使用したグロープラグを、その
内部構造とともに示すものである。すなわち、グロープ
ラグ50は、その一端側に設けられたセラミックヒータ
1と、そのセラミックヒータ1の先端部2が突出するよ
うにその外周面を覆う金属スリーブ3、さらにその金属
スリーブ3を外側から覆う筒状の金属ハウジング4等を
備えており、セラミックヒータ1と金属スリーブ3との
間及び金属スリーブ3と金属ハウジング4との間は、そ
れぞれろう付けにより接合されている。また、セラミッ
クヒータ1の後端部には、金属線により両端が弦巻ばね
状に形成された結合部材5の一端が外側から嵌合すると
ともに、その他端側は、金属ハウジング4内に挿通され
た金属軸6の対応する端部に嵌着されている。金属軸6
の他方の端部側は金属ハウジング4の外側へ延びるとと
もに、その外周面に形成されたねじ部6aにナット7が
螺合し、これを金属ハウジング4に向けて締めつけるこ
とにより、金属軸6が金属ハウジング4に対して固定さ
れている。また、ナット7と金属ハウジング4との間に
は絶縁ブッシュ8が嵌め込まれている。そして、金属ハ
ウジング4の外周面には、図示しないエンジンブロック
にグロープラグ50を固定するためのねじ部5aが形成
されている。
【0009】セラミックヒータ1は、図2(a)に示す
ように、U字状に形成されたセラミック発熱体10を備
え、その各両端部に線状又はロッド状の電極部11及び
12の先端部が埋設されるとともに、セラミック発熱体
10と電極部11及び12の全体が、円形断面を有する
セラミック基体13中に埋設されている。セラミック発
熱体10は、そのU字状の底部10aがセラミック基体
13の一方の端部近傍に位置するように配置されてい
る。また、各電極部11及び12は、セラミック基体1
3中においてセラミック発熱体10から離間する方向に
延びるとともに、その一方のもの(12)は金属スリー
ブ3内において、他方のもの(11)はセラミック基体
13の他方の端部近傍において、それぞれその後端部が
セラミック基体13の表面に露出して、露出部11a及
び12aを形成している。
【0010】セラミック発熱体10は、導電性を有する
セラミック、例えば炭化タングステン(WC)、硅化モ
リブデン(Mo2Si3)、炭化タングステンと窒化硅素
(Si34)との複合物等により構成されるが、炭化硅
素(SiC)など半導体セラミックスを使用することも
できる。また、電極部11及び12はタングステン
(W)あるいはタングステン−レニウム(Re)合金等
の高融点金属材料で構成される。一方、セラミック基体
13は、主に絶縁性のセラミックス、例えばアルミナ
(Al23)、シリカ(SiO2)、ジルコニア(Zr
2)、チタニア(TiO2)、マグネシア(MgO)、
ムライト(3Al23・2SiO2)、ジルコン(Zr
2・SiO2)、コージェライト(2MgO・2Al2
3・5SiO2)、窒化硅素(Si34)、窒化アルミ
ニウム(AlN)等により構成される。
【0011】図2(a)において、セラミック基体13
の表面には、その電極部12の露出部12aを含む領域
に、ニッケル等の金属薄層(図示せず)が所定の方法
(例えばメッキや気相製膜法など)により形成され、該
金属薄層を介してセラミック基体13と金属スリーブ3
とがろう付けにより接合されるとともに、電極部12が
これら接合部を介して金属スリーブ3と導通している。
また、電極部11の露出部11aを含む領域にも同様に
金属薄層が形成されており、ここに結合部材5がろう付
けされている。このように構成することで、図示しない
電源から、金属軸6(図1)、結合部材5及び電極部1
1を介してセラミック発熱体10に対して通電され、さ
らに電極部12、金属スリーブ3、金属ハウジング4
(図1)、及び図示しないエンジンブロックを介して接
地される。
【0012】次に、図2(b)に示すように、各電極部
11及び12のセラミック発熱体10に対する埋設部1
1b及び12bには、干渉部としての凹部20が形成さ
れている。該凹部20は、例えば図3(a)に示すよう
に、円形断面(同図(b))を有する電極材30を、そ
の端部領域中間において1対のかしめパンチ31及び3
2によりかしめることにより、同図(c)に示すよう
に、電極材30の軸線を挟んで両側に形成されている。
また、同図(d)に示すように、凹部20において電極
材30はかしめ方向につぶれるように変形しており、そ
の断面形状は円形から変形したものとなっている。以
下、この凹部20の作用を、セラミックヒータ1の製造
方法と関連付けて説明する。
【0013】まず、図4(a)に示すように、セラミッ
ク発熱体10に対応したU字形状のキャビティ32を有
した金型31に対し電極材30を、凹部20が形成され
た側の端部が該キャビティ32内に入り込むように配置
する。そして、その状態で、導電性セラミック粉末とバ
インダとを含有するコンパウンド33を射出することに
より、同図(b)に示すように、電極材30とU字状の
導電性セラミック粉末成形部34とが一体化された一体
射出成形体35を作成する。
【0014】一方これとは別に、セラミック基体13を
形成するセラミック粉末を予め金型プレス成形すること
により、図5(a)に示すような、上下別体に形成され
た予備成形体36及び37(基体セラミック粉末成形
部)を用意しておく。これら予備成形体36及び37
は、セラミック基体13を、その軸線とほぼ平行な断面
により2分割したと仮定した場合の、その各分割部に対
応する形状に形成されており、各々その分割面に相当す
る部分に、上記一体射出成形体35に対応した形状の凹
部38が形成されている。そして、この凹部38に一体
射出成形体35を収容し、上下の予備成形体36及び3
7を型合わせするとともに、その状態でこれら予備成形
体36、37及び一体射出成形体35をさらに金型を用
いてプレス・一体化することにより、図5(b)に示す
ような、複合成形体39を作成する。
【0015】ここで、一体射出成形体35においては、
図3(e)に示すように、導電性セラミック粉末成形部
34内に埋設された電極材30の端部には凹部20が形
成されており、導電性セラミック粉末成形部34に対す
る電極材30の軸方向への移動が阻止されるので、例え
ば上記プレス工程中において、電極材30の脱落等が防
止される。また、同図(f)に示すように、凹部20に
おいて電極材30の断面形状が円形から変形しているの
で、その軸線周りの回転も阻止される。
【0016】こうして得られた複合成形体39は、まず
成形のために原料粉体に添加されているバインダ成分を
除去するために仮焼され、続いて図6(a)に示すよう
に、グラファイト等で構成された成形型40の間で加圧
しながら所定の温度でホットプレス焼成を行うことによ
り、同図(b)に示すような焼成体41となる。このと
き、図5(b)に示す導電性セラミック粉末成形部34
がセラミック発熱体10を、予備成形体36及び37が
セラミック基体13を、電極材30が電極部11及び1
2をそれぞれ形成することとなる。その後、焼成体41
の外面に、必要に応じて研磨等の加工を施すことによ
り、図2に示すようなセラミックヒータ1が得られる。
【0017】なお、電極材30に形成する干渉部として
は、図7(a)に示すような切欠部21、あるいは同図
(b)に示すような屈曲部22を採用することも可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のセラミックヒータを採用したグロープ
ラグの一例を示す正面部分断面図。
【図2】そのセラミックヒータの正面断面図。
【図3】セラミックヒータに使用される電極部に、干渉
部を形成する方法の一例を示す工程説明図及び干渉部の
作用説明図。
【図4】セラミックヒータの製造工程説明図。
【図5】図4に続く工程説明図。
【図6】図5に続く工程説明図。
【図7】干渉部のいくつかの変形例を示す模式図。
【符号の説明】
1 セラミックヒータ 10 セラミック発熱体 11、12 電極部 13 セラミック基体 20 凹部(干渉部) 21 切欠部(干渉部) 22 屈曲部(干渉部) 30 電極材 50 グロープラグ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック基体と、 そのセラミック基体に埋設され、通電により抵抗発熱す
    るセラミック発熱体と、 そのセラミック発熱体に通電するために、該セラミック
    発熱体に一端が埋設された電極部とを備え、 前記電極部の前記セラミック発熱体への埋設部には、前
    記セラミック発熱体に対する該埋設部の相対的な移動及
    び/又は自身の軸線周りの回転を阻止ないし抑制するた
    めの干渉部が形成されていることを特徴とするセラミッ
    クヒータ。
  2. 【請求項2】 前記干渉部は、前記埋設部の少なくとも
    一部において、その断面を円形から変形させた形状とす
    ることにより形成されている請求項1記載のセラミック
    ヒータ。
  3. 【請求項3】 前記干渉部は、前記埋設部の側面に形成
    された凹部または凸部とされている請求項2記載のセラ
    ミックヒータ。
  4. 【請求項4】 前記電極部は円状断面を有する線状又は
    ロッド状に形成され、前記干渉部は、該電極部の端部を
    その軸線と交差する向きにかしめることにより形成され
    た凹部とされている請求項3記載のセラミックヒータ。
JP35333595A 1995-12-29 1995-12-29 セラミックヒータ Pending JPH09184621A (ja)

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