JPH1197156A

JPH1197156A - 鋳ぐるみ型ヒータユニット

Info

Publication number: JPH1197156A
Application number: JP27201197A
Authority: JP
Inventors: Noboru Ishida; 昇石田; Shoji Kitanoya; 昇治北野谷
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】電極部の絶縁および防湿効果が高く、かつセ
ラミックが割れにくい構造であるとともに、低融点金属
の液面高さの位置調整を単純な構成でかつ安価に実現す
ることにより、ヒータとしての発熱量にバラツキが生じ
ることなく、耐久性および信頼性の高い鋳ぐるみ型セラ
ミックヒータを提供する。【解決手段】鋳ぐるみ型セラミックヒータ１は、金属
ケース２と該金属ケース２の内側に充填された金属層５
により鋳ぐるみされたセラミックヒータ６とを備える。
また、金属ケース２の側壁部には該金属ケース２の底面
からみて所定の高さ位置に、該金属ケース２の内側と外
側とを連通させる貫通孔あるいは切欠き等の連通部３１
が設けられており、金属層５はその連通部３１の下縁に
対応する高さ位置まで充填されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳ぐるみ型ヒータ
ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、風呂水あるは内燃機関の冷却水等
の加熱用に、図１３に示すような鋳ぐるみ型ヒータユニ
ットが使用されている。鋳ぐるみ型ヒータユニット１０
０は、アルミニウム製のケース１０２と、アルミナ絶縁
体中にタングステン発熱体１１１を埋設したセラミック
ヒータ１０６とを備えている。セラミックヒータ１０６
は、ケース１０２に形成された有底の孔部１０３に配置
され、該孔部１０３の内面とセラミックヒータ１０６の
外面との間にハンダ等の低融点金属を充填することによ
り金属層１０５が形成されて鋳ぐるまれており、その通
電用の電極部１１５はケース１０２の上面から突出して
いる。また、セラミックヒータ１０６を挟んでケース１
０２の両側部には、冷却水通路としての２本のステンレ
ス製のパイプ１０７が一体化されている。そして、セラ
ミックヒータ１０６はその発熱体１１１が、電極部１１
５とこれに接続されたリード線１１６を介して通電され
ることにより発熱し、パイプ１０７内に流通する水等を
加熱することとなる。

【０００３】ここで、上記セラミックヒータ１０６を鋳
ぐるむ際には、セラミックヒータ１０６の電極部１１５
をケース１０２の上部から突出させた状態で配置し、次
いでケース１０２の孔部１０３に、例えば溶融状態の低
融点金属を上側の開口部から流し込むことによりこれを
充填する。ここで、ヒータ個体間での液体の加熱効率の
ばらつきを小さくするために、金属層１０５の高さはな
るべく揃っていることが望ましいのであるが、その具体
的な方法としては、過剰な溶融金属はケース１０２上面
からオーバーフローさせることにより、溶融金属の充填
高さをケース１０２の上面高さにより規制する方法が考
えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記鋳
ぐるみ型ヒータユニット１００においてはセラミックヒ
ータ１０６の電極部１１５がケース１０２から露出した
構成となっているため、電極部１１５の絶縁および防湿
処理が簡単にできない問題がある。また、ヒータ発熱中
に電極部１１５に水がかかったりすると、ヒータの耐久
性に問題が生ずる場合もある。そこで、セラミックヒー
タ１０６に上述のような露出が生じないように、例えば
図１４に示すように、その全体をケース１０２の内側に
収納し、孔部１０３の上部をシール部材１１８で密封す
る構造が考えられる。

【０００５】この場合、電極部１１５が金属層１０５中
に埋没すると短絡を起こすので、金属層１０５の充填高
さはセラミックヒータ１０６の電極部１１５よりも低く
なるように調整する必要がある。ここで、セラミックヒ
ータ１０６と孔部１０３の内面との間に形成される隙間
の量が一定している場合、溶融金属の充填量を一定とす
ることで、その充填高さもほぼ一定に揃えることができ
る。ところが、一般にセラミックは焼成収縮による寸法
バラツキが大きいため、孔部１０３内面とセラミックヒ
ータ１０６外面との隙間は一定しないことのほうが多
い。その結果、溶融金属の充填量を揃えても、金属層１
０５の充填高さは結局のところばらついてしまい、その
制御が困難となる問題がある。

【０００６】本発明の課題は、電極部のケースからの露
出を起こしにくく、しかも金属層の充填高さをほぼ一定
に揃えることができ、ひいてはヒータとしての発熱量バ
ラツキが少なく、しかも耐久性及び信頼性の高い鋳ぐる
み型ヒータユニットを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上述の課
題を解決するために、本発明の鋳ぐるみ型ヒータユニッ
トは、下記のように構成されることを特徴とする。すな
わち、該ヒータユニットは、底部を有する金属ケース
と、該金属ケース内に配置されたセラミックヒータと、
金属ケース内において、該金属ケースの内面とセラミッ
クヒータとの隙間に充填されて該セラミックヒータを鋳
ぐるむ鋳ぐるみ金属層とを有する。金属ケースの側壁部
には、該金属ケースの底縁からみて所定の高さ位置に、
当該金属ケースの内側と外側とを連通させる貫通孔ある
いは切欠き等の連通部が設けられる。そして、鋳ぐるみ
金属層は、金属ケースに対し連通部の下縁位置まで充填
される。

【０００８】ここで、上記連通部は、金属ケース内面と
セラミックヒータとの隙間に溶融金属を充填して鋳ぐる
み金属層を形成する際に、過剰な溶融金属をオーバーフ
ローさせるオーバーフロー流出部として機能しうる。な
お、本明細書においては、金属ケースの底部側から連通
部側へ向かう方向を上下方向と定義するが、ヒータユニ
ットの配置形態は、金属ケースの底部が下側となり連通
部が上側となるものに限定されるものではなく、例えば
金属ケースの底部と連通部とが横方向に並ぶように、金
属ケースを倒した状態で使用することもできる。

【０００９】上述の構成によれば、金属ケースの側壁部
に連通部を設け、鋳込時に溶融金属をここからオーバー
フローさせることにより、形成される鋳ぐるみ金属層の
充填高さが連通部の下縁位置に対応して規制され、ひい
ては鋳ぐるみ金属層の充填高さを正確にかつ簡単に制御
することができる。そして、鋳ぐるみ金属層の充填高さ
が均一になることで、ヒータとしての発熱量にバラツキ
が生じにくくなり、設計値どおりの発熱量を得ることが
できるとともに、セラミックヒータに不均一な熱応力が
加わりにくくくなり、セラミックヒータの耐久性向上に
も寄与する。

【００１０】なお、鋳ぐるみ金属層は、金属ケースの材
質よりも低融点の金属材料で構成することができ、例え
ば金属ケースをアルミニウムあるいはアルミニウム合金
で構成する場合は、Ｚｎ−５重量％Ａｌ合金（融点３８
５℃）、あるいは上記合金に代えてさらに融点の低い合
金、例えばＳｎ−３８．１重量％Ｐｂ合金（いわゆる共
晶ハンダ、融点１８３℃）等を使用できる。

【００１１】また、上記構成においては、金属ケースの
上側開口部ではなく、側壁部に形成された連通部から溶
融金属をオーバーフローさせることができるから、形成
された鋳ぐるみ金属層の上側において、金属ケースの内
側には一定高さの空間を残存させることができる。これ
により、次のような構成が可能となる。すなわち、底部
が下側となるように金属ケースを配置した場合に、セラ
ミックヒータが、その上端部が鋳ぐるみ金属層の上面か
ら突出する形態で配置され、かつその先端が金属ケース
の内面上端縁よりも下側に位置するようにする。すなわ
ち、ヒータ通電用の電極部を金属ケースの内側に配置す
ることにより、加熱中に電極部に水が直接かかったりす
る確率が減り、ヒータの耐久性を向上させることができ
る。また、セラミックヒータを金属ケースに対し、その
電極部が連通部の下縁よりも高くなるように位置決めし
た状態で、両者の隙間に溶融金属を充填するか、あるい
は金属ケースに溶融金属を予め充填しておいて、その後
セラミックヒータを該溶融金属に対し、電極部が溶融金
属との液面よりも上方に位置するように押し込むこと
で、電極部を鋳ぐるみ金属層から確実に露出させること
ができる。

【００１２】この場合、金属ケースには、ヒータユニッ
トを挿入するための開口部（溶融金属の注入口ともなり
うる）を形成することができるが、この開口部は、セラ
ミックヒータのリード部の延出が許容された状態で、封
止部材により封止することができる。また、連通部には
耐熱性材料（例えばシリコンゴムなど）を充填してこれ
を封止することができる。これにより、金属ケース内に
収容されたセラミックヒータの電極部は外側雰囲気から
隔離され、その絶縁及び防湿効果を劇的に向上させるこ
とができる。また、充填される低融点金属の防湿処理も
合わせて行われ、その耐食性を向上させることができ
る。

【００１３】次に、セラミックヒータは、一般にはヒー
タ発熱体が埋設されたものとして構成できるが、底部が
下側となるように金属ケースを配置した場合に、その埋
設されたヒータ発熱体の上端が、鋳ぐるみ金属層の上面
よりも下方に位置するように構成することができる。こ
れにより、発熱体全体が金属層で覆われるので発熱体の
熱を金属ケースに対して効率良く伝達することができ
る。

【００１４】次に、連通部を貫通孔として形成する場
合、その貫通孔の長さは該貫通孔の軸断面寸法の１．５
倍以下に設定することが望ましい。こうすることによ
り、過剰な溶融金属を貫通孔から流出させるにあたっ
て、溶融金属は貫通孔を通り抜けるときの自身の表面張
力に打ち勝ちやすくなり、ひいては貫通孔からの溶融金
属の流出（オーバーフロー）をスムーズに行わせること
ができる。

【００１５】なお、上記軸断面寸法は、貫通孔の軸断面
形状が円形の場合にはその直径として定義する。また、
貫通孔の断面形状が円形以外の場合には、これを同一面
積の円に換算したときの、該円の直径として上記軸断面
寸法を定義する。

【００１６】また、底部が下側となるように金属ケース
を配置した場合に、連通部は、金属ケースの外面側にお
ける該連通部の開放部の下縁位置が、同じく内面側にお
ける該連通部の開放部の下縁位置よりも低くなるよう
に、その底面を傾斜面又は段付面として形成することが
できる。例えば、連通部を貫通孔として形成する場合、
その内周面が、金属ケースの内面側において径小となる
段付面又はテーパ面とすることができる。これにより、
連通部から溶融金属をスムーズにオーバーフローさせる
ことができる。また、溶融金属が連通部内に残留しにく
くなるから、連通部に前述の耐熱性材料等を充填してこ
れを封止する際に、該連通部と耐熱性材料との気密性が
向上し、鋳ぐるみ金属層の耐食性をより向上させること
ができる。

【００１７】また、連通部を貫通孔で構成する場合、こ
れを、その内周面が金属ケースの内面側に向かうほど径
小となる複数の円筒状面が該貫通孔の長さ方向に沿って
同軸的に形成された段付面として形成することができ
る。この場合、段付面の各円筒状面の軸方向長さを、そ
れぞれその軸断面寸法の１．５倍以下に設定することが
できる。これにより、貫通孔からの溶融金属の流出をさ
らにスムーズに行わせることができる。

【００１８】上記鋳ぐるみ型ヒータユニットは、下記の
方法により製造することができる。すなわち、底部が下
となるように金属ケースを立てて配置し、金属ケースと
セラミックヒータとの間に形成された隙間に対し、溶融
金属を充填して鋳ぐるみ金属層を形成するとともに、該
充填に際して過剰となる溶融金属を連通部からオーバー
フローさせる。これにより、該溶融金属の充填高さは、
該連通部の下縁に対応する位置に規制される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施の
形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施
例たる鋳ぐるみ型ヒータユニットを示すものである。鋳
ぐるみ型ヒータユニット（以下、単にヒータユニットと
いう）１は、アルミニウムないしアルミニウム合金製の
金属ケース（以下、単にケースともう）２と、該ケース
２に形成された有底の孔部３内において、該孔部３に充
填された鋳ぐるみ金属層（以下、単に金属層という）５
により鋳ぐるみされたセラミックヒータ６とを備えてい
る。また、セラミックヒータ６を挟んでケース２の両側
には、冷却水等の被加熱液体を流通させる通路としての
２本のステンレス製のパイプ７が、互いにほぼ平行な位
置関係でそれぞれ該ケース２を貫くようにこれと一体化
されている。また、ケース２は、パイプ７を鋳ぐるむ鋳
造体として構成することができる。

【００２０】セラミックヒータ６は、ケース２の孔部３
に対し開口部３ａから挿入され、通電用の電極部１５，
１５がケース２の開口部３ａよりも下側に位置するよう
に配置されている。電極部１５，１５は、ヒータ発熱体
としての抵抗発熱体１１の端子２１ａ，２１ａ（図２）
とそれぞれ導通するとともに、これに抵抗発熱体１１へ
の通電路を形成するリード線１６が接続されている。ま
た、リード線１６は短絡防止のために絶縁チューブによ
り被覆されている。さらに、孔部３の開口部３ａは、リ
ード線１６の孔部３からの延出を許容するシール部材１
８により気密に塞がれている。

【００２１】次に、図１（ｂ）に示すようにケース２の
側壁部には、セラミックヒータ６に埋設された抵抗発熱
体１１の上縁よりも高い位置に、該ケース２の内側と外
側とを連通する連通部としての貫通孔３１が形成されて
いる。貫通孔３１は、例えば円形の軸断面を有するもの
として形成され、その長さＬは貫通孔３１の直径（断面
寸法）Ｄの１．５倍以下となるように設定されている。

【００２２】金属層５は、その上面が貫通孔３１の下縁
とほぼ等しい高さとなるように形成され、アルミニウム
製のケース２の材質より低融点の金属により、具体的に
はＺｎ−５重量％Ａｌ合金（融点３８５℃）、あるいは
さらに融点の低い合金として、Ｓｎ−３８．１重量％Ｐ
ｂ合金（いわゆる共晶ハンダ、融点１８３℃）等により
構成されている。また、貫通孔３１には、耐熱性材料と
して例えばシリコンゴム３３が充填されており、該貫通
孔３１からの水分等の侵入を遮断し、ひいては金属層５
を腐食等から保護する役割を果たしている。なお、本実
施例においては、金属ケース２の底部側から貫通孔３１
側へ向かう方向を上下方向と定義するが、ヒータユニッ
ト１の配置形態は、金属ケース２の底部が下側となり貫
通孔３１が上側となるものに限定されるものではなく、
例えば金属ケース２を横倒しにした状態で使用すること
もできる。

【００２３】次に、セラミックヒータ６は、図２（ａ）
に示すように、円筒状に構成されたセラミック基体１０
中に抵抗発熱体１１が埋設された構造を有している。セ
ラミック基体１０は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、シリカ
（ＳｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、チタニア（Ｔｉ
Ｏ₂）、マグネシア（ＭｇＯ）、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃
・２ＳｉＯ₂）、ジルコン（ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂）、コー
ジェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃・５ＳｉＯ₂）、窒
化硅素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭化硅素（ＳｉＣ）等のセラミッ
クの焼成体により構成される。また、抵抗発熱体１１
は、タングステン、モリブデン、白金等の高融点金属な
いしそれらの合金及びステンレス鋼やニクロムなど、各
種抵抗発熱金属材料で構成することができるが、炭化タ
ングステン（ＷＣ）、硅化モリブデン（ＭＯ₂Ｓｉ₃）、
あるいは炭化タングステンと窒化硅素（Ｓｉ₃Ｎ₄）との
複合物など、導電性を有するセラミックで構成してもよ
い。

【００２４】このようなセラミックヒータ６は、例えば
次のようにして製造することができる。すなわち、図２
（ｂ）に示すように、セラミック粉末をバインダととも
に板状に成形した粉末成形体２０（例えばグリーンシー
ト）の板面に、抵抗発熱材料粉末を含有するペーストを
用いて、抵抗発熱体１１のパターン２１を印刷する。印
刷パターン２１は、図２（ｂ）に示すように、長方形状
の粉末成形体２０の長辺に沿って延びる複数の本体部２
４が、該成形体２０の短辺方向において所定の間隔で配
列するとともに、それらの互いに隣接するもの同士を、
両端部において接続部２５により順次連結した一本の連
続形態に形成される。

【００２５】次いで、図２（ｄ）に示すように、別途形
成された円筒状の粉末成形体２２の外周面に対し粉末成
形体２０を、パターン２１が形成された面が内側となる
ように巻き付けて筒状の成形体２３を作製する。そし
て、この成形体２３を焼成することにより、粉末成形体
２０及び２２は焼結され一体化してセラミック基体１０
となり、印刷されたパターン２１は、その抵抗発熱粉末
が焼結されて抵抗発熱体１１となる。抵抗発熱体１１
は、印刷パターン２１の本体部２４に対応する複数の直
線部がそれぞれセラミック基体１０の軸方向に伸び、こ
れらがその断面周方向に所定の間隔で配列したものとな
る。

【００２６】次に、上記ヒータユニット１の製造方法を
説明する。まず、図３（ａ）に示すように、ケース２の
孔部３の開口部３ａ側を上にして、上記低融点金属を溶
融させた溶融金属Ｗを所定量流し入れ、さらに（ｂ）、
（ｃ）に示すように、この中に所定温度に加熱したセラ
ミックヒータ６を、充填に際して過剰となる溶融金属Ｗ
を貫通孔３１からオーバーフローさせながら押し込む。
そして、（ｄ）に示すように、その状態でセラミックヒ
ータ６をケース２の孔部３に対し同軸状に位置決めし、
さらに溶融金属Ｗを冷却・固化させることにより、セラ
ミックヒータ６を一体的に鋳ぐるむ金属層５を形成す
る。ここで、金属層５の充填高さは、溶融金属Ｗの上記
オーバフローにより、貫通孔３１の下縁に対応する位置
に規制されることとなる。

【００２７】そして、図６（ａ）に示すように、金属層
５の鋳込み形成後において、貫通孔３１に液状未硬化の
シリコンゴム３３を充填して、これを固化させることに
より貫通孔３１を封止し、さらに孔部３の開口部３ａを
シール部材１８で塞ぐことにより、図１に示すヒータユ
ニット１が完成する。該ヒータユニット１においては、
パイプ７に冷却水や風呂水（例えば２４時間風呂）等の
被加熱液体を流通させながら、セラミックヒータ６にリ
ード線１６を介して通電することにより発熱させ、その
熱を金属層５及び金属ケース２を介して被加熱液体に伝
えることによりこれを加熱することができる。

【００２８】なお、図６（ｂ）に示すように、貫通孔３
１とともに孔部３内側の金属層５の上方に形成された空
間Ｋをシリコンゴム３３で充填することも可能である。
この場合、同図（ｃ）に示すように、シリコンゴム３３
の充填により、シール部材１８に相当する部分を一体的
に形成してしまう方法も可能である。

【００２９】また、図４（ａ）に示すように、ケース２
の孔部３の中央にセラミックヒータ６を予め挿入してお
き、その後、（ｂ）に示すようにセラミックヒータ６と
ケース２との隙間に溶融金属Ｗを流し込み、充填に際し
て過剰な溶融金属Ｗを貫通孔３１から流出させるように
してもよい。また、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、
ケース２の孔部３に所定量の粉末状の低融点金属を入れ
て加熱溶融し、その後この中にセラミックヒータ６を、
溶融金属Ｗを貫通孔３１から流出させながら押し込んで
もよい。

【００３０】さらに、貫通孔３１は軸断面形状が円形状
のもの以外に、図７（ａ）に示すように楕円形状に形成
することができる。また、このほかにも、同図（ｂ）に
示すように三角形状としたり、あるいは同図（ｃ）に示
すように四角形状としたり、さらには同図（ｄ）に示す
ように菱形状とするなど、種々採用可能である。この場
合、これらの貫通孔３１の軸断面寸法Ｄは、これを同一
面積の円形断面に換算したときの直径により表すことが
できる。例えば、同図（ａ）に示すように、長軸と短軸
の長さがそれぞれａ，ｂである楕円状貫通孔の場合、そ
の軸断面寸法Ｄは（ａ・ｂ）^1/2で表すことができる。
また、一辺の長さがａの正方形状の貫通孔の場合は、２
ａ／（π）^1/2（約１．１３ａ）で表すことができる。

【００３１】また、図８は、連通部としての貫通孔４０
を、金属ケース２（孔部３）の内面側に向かうほど径小
となる複数の円筒状面４０ａ，４０ｂが該貫通孔４０の
長さ方向に沿って同軸的に形成された段付面として形成
した例を示している。ここで、各円筒状面４０ａ，４０
ｂの軸方向長さＬ1，Ｌ2は、それぞれその軸断面寸法Ｄ
1，Ｄ2の１．５倍以下に設定されている。さらに図９
は、ケース２の内面側において径小となるテーパ面状の
貫通孔４５により連通部を構成した例である。貫通孔４
５の軸方向長さＬ３は、貫通孔４５の小径側開口部の断
面寸法をＤ３、傾斜した内周面４５ａの軸線Ｏに対する
傾斜角をθ、内周面４５ａの母線長さをＬ’として、例
えばＬ’／Ｄ₃が１．５以下となるように、すなわち、
Ｌ３ｓｅｃθ／Ｄ₃が１．５以下となるように設定する
ことができる。

【００３２】なお、図１０（ａ）に示すように、連通部
は内周面が３段ないしそれ以上の複数段の段付面とされ
た貫通孔５０とすることができる。また同図（ｂ）及び
（ｃ）に示すように、その下側面のみを段付面５１又は
傾斜面５２とした貫通孔としてもよい。さらに同図
（ｄ）に示すように、ケース２の側壁部に対し、斜め下
向きに形成された貫通孔５３としてもよい。

【００３３】また、図１１に示すように、連通部は、金
属ケース２の上面に開放する切欠き４７とすることも可
能である。なお、この切欠き４７をシリコンゴム３３等
の耐熱性材料で充填することができる。

【００３４】

【実施例】図１に示すヒータユニット１を製造するため
に、その金属ケース２を、孔部３の内径を１４ｍｍ、孔
部３の底部から貫通孔３１の中心までの高さを８０ｍｍ
とし、さらに貫通孔３１の内径を２mm又は３mm、貫通孔
３１の軸方向長さを１〜５ｍｍの各種値に設定して各種
作製した（図１２参照）。これら金属ケース２を用いて
以下の実験を行った。まず、孔部３内に、融点１８３℃
の低融点金属（共晶ハンダ）を１５０ｇ入れ、ここにφ
１３ｍｍのセラミックヒータ６を挿入するとともに、２
２０℃の乾燥機中でセラミックヒータ６に５００ｇの荷
重を加えることにより鋳ぐるみ、低融点金属による金属
層５の充填高さが貫通孔３１の下縁に対応する位置に安
定してきれいに充填されるかどうかを、それぞれの場合
について各１０回づつ繰り返して確認した。なお、評価
基準は、金属層５の充填高さの平均値をμ、標準偏差を
σとして、σ／μが５％以内のものを良（○）、５％を
超えたものを可（△）とした。以上の結果を表１に示
す。

【００３５】

【表１】

【００３６】このように、貫通孔３１の長さが内径（直
径）の１．５倍を超える場合には充填高さに多少のバラ
ツキが確認されたが、貫通孔３１の長さが内径の１．５
倍以下の場合には充填高さが安定することが確認され
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋳ぐるみ型ヒータユニットの一例を示
す平面図、中央側面断面図、及び正面図。

【図２】セラミックヒータの平面断面図及びセラミック
ヒータの製造方法の説明図。

【図３】鋳ぐるみ型ヒータユニットの製造方法の一例を
示す作用説明図。

【図４】その別の例を示す作用説明図。

【図５】そのさらに別の例を示す作用説明図。

【図６】シリコンゴムの充填例を示す説明断面図。

【図７】貫通孔の断面形状のいくつかの変形例を示す簡
略図。

【図８】図１の鋳ぐるみ型ヒータユニットの変形例を示
す平面図、中央側面断面図、正面図、及び拡大部分断面
図。

【図９】その別の変形例を示す平面図、中央側面断面
図、拡大部分断面図。

【図１０】連通部のいくつかの変形例を示す簡略図。

【図１１】図１の鋳ぐるみ型ヒータユニットのさらに別
の変形例を示す平面図、中央側面断面図、及び正面図。

【図１２】鋳ぐるみ試験で使用したヒータユニットの中
央側面部分断面図。

【図１３】従来の鋳ぐるみ型ヒータユニットの正面図、
中央側面断面図、及び中央正面断面図。

【図１４】それとは別の従来の鋳ぐるみ型ヒータユニッ
トの平面図、及び中央正面断面図。

【符号の説明】

Ｗ溶融金属１鋳ぐるみ型ヒータユニット２ケース（金属ケース）５鋳ぐるみ金属層６セラミックヒータ１１抵抗発熱体（ヒータ発熱体）３１，４０，４５，５０，５１，５２，５３貫通孔
（連通部、オーバーフロー流出部）３３シリコンゴム４７切欠き（連通部、オーバーフロー流出部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】底部を有する金属ケースと、該金属ケース内に配置されたセラミックヒータと、前記金属ケース内において、該金属ケースの内面と前記
セラミックヒータとの隙間に充填されて該セラミックヒ
ータを鋳ぐるむ鋳ぐるみ金属層とを有し、前記金属ケースの側壁部には、該金属ケースの底縁から
みて所定の高さ位置に、当該金属ケースの内側と外側と
を連通させる貫通孔あるいは切欠き等の連通部が設けら
れており、前記鋳ぐるみ金属層は、前記金属ケースに対し前記連通
部の下縁位置まで充填されていることを特徴とする鋳ぐ
るみ型ヒータユニット。
【請求項２】前記連通部は、該金属ケース内面と前記
セラミックヒータとの隙間に溶融金属を充填して前記鋳
ぐるみ金属層を形成する際に、過剰な溶融金属をオーバ
ーフローさせるオーバーフロー流出部として機能しうる
ものである請求項１記載のヒータユニット。
【請求項３】前記底部が下側となるように前記金属ケ
ースを配置した場合に、前記セラミックヒータは、その
上端部が前記鋳ぐるみ金属層の上面から突出する形態で
配置されるとともに、該上端部先端は前記金属ケースの
内面上端縁よりも下側に位置するものとされ、該上端部にヒータ通電用の電極部が形成されている請求
項１又は２に記載のヒータユニット。
【請求項４】前記金属ケースには、前記ヒータユニッ
トを挿入するための開口部が形成され、前記セラミック
ヒータのリード部の延出が許容された状態で、該開口部
が封止部材により封止されている請求項１ないし３のい
ずれかに記載のヒータユニット。
【請求項５】前記セラミックヒータにはヒータ発熱体
が埋設され、前記底部が下側となるように前記金属ケースを配置した
場合に、該ヒータ発熱体の上端は、前記鋳ぐるみ金属層
の上面よりも下方に位置するものである請求項１ないし
４のいずれかに記載のヒータユニット。
【請求項６】前記連通部は貫通孔として形成され、そ
の貫通孔の長さは該貫通孔の軸断面寸法の１．５倍以下
である請求項１ないし５のいずれかに記載のヒータユニ
ット。
【請求項７】前記底部が下側となるように前記金属ケ
ースを配置した場合に、前記連通部は、前記金属ケース
の外面側における該連通部の開放部の下縁位置が、同じ
く内面側における該連通部の開放部の下縁位置よりも低
くなるように、その底面が傾斜面又は段付面とされてい
る請求項１ないし６のいずれかに記載のヒータユニッ
ト。
【請求項８】前記連通部は、前記金属ケースの側壁部
に形成された貫通孔であり、その内周面が、前記金属ケ
ースの内面側において径小となる段付面又はテーパ面と
されている請求項１ないし７のいずれかに記載のヒータ
ユニット。
【請求項９】前記貫通孔はその内周面が、前記金属ケ
ースの内面側に向かうほど径小となる複数の円筒状面が
該貫通孔の長さ方向に沿って同軸的に形成された段付面
とされ、該段付面の前記各円筒状面の軸方向長さが、それぞれそ
の軸断面寸法の１．５倍以下に設定されている請求項８
記載のヒータユニット。