JPS5996692A - セラミツクヒ−タ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼルエンジンに用いて好都合なセラミッ
クヒータ装置に関するものである。

従来この種のセラミックヒータ装置は例えば特開昭５４
−８’４１４４号公報に記載されたものがある。これは
第１０図に示すごとく、金属ハウジング１の内側に円筒
状のセラミック発熱体２を、メタライズ層により電気的
に接続して固定し、かつ発熱体２の内側の閉塞端に端子
部材３を接触させ、端子部材３と発熱体２との間の隙間
、端子部材３とハウジング１との間の隙間に電気絶縁粉
末４を充填した構造である。

この従来例のものでは発熱体２の一部をハウジング１の
内側に固定するため、発熱体２の熱がその固定部に直接
に作用し、従って固定部において熱応力が発生し、発熱
体２の固定不良を発生しやすい。

また、発熱体２の一部を電極部として使用するため、発
熱体２の全体を発熱させることができず、従って発熱体
２の抵抗温度係数が小さくな喝という不具合がある。

そこで、本発明は発熱体とハウジングとを直接に固定す
る構成を廃し、発熱体自体を縦断面Ｕ字状になし、この
発熱体のＵ字のスリット部ならびにその２つの端部に一
体的に接合した電気絶縁部材を有し、この絶縁部材をハ
ウジングに固定することにより、上記に不具合を解消し
、かつ発熱体と絶縁部材との接合強度を向上したセラミ
ックヒータ装置を提供することを目的とするものである
。

本発明の実施例を第１図乃至第３図をもとに詳細に説明
する。

第１図において１は取付部、２は発熱部である。

取付部１は取付ネジ３ａを有した金属ハウジング３、端
子部材としての中心電極４を有する。一方、発熱部２は
、セラミック発熱体５と、電気絶縁セラミンク材料より
なる絶縁部材６と、これらセラミンク部材５．６の内部
に埋設された２本の金属リード線７０．８０から成る。

セラミック発熱体５は絶縁部材６の先端部にＵ字状に形
成されており、第２図に示す如くセラミック発熱体５の
端部５ａ、５ｂの間に絶縁部材６の端部６０がサンドイ
ンチされた構造をなしている。

金属リード線７０．８０の一端７１．８１は第３図のご
とくセラミック発熱体５と電気的結合をなしている。更
に、リード線７０．８０の他端７２．８２は絶縁部材６
の外表面に露出している。

リード線７０の露出端７２はロウ付によりステンレス製
キャンプ９に電気的に結合し、Ｎｉ線１０で中心電極４
に電気的に結合されている。一方、リード線８０の露出
端８２も同様にロウ付によりステンレス製スリーブ１１
に電気的に結合し、スリーブ１１はハウジング３に電気
的にロウ付されている。

なお、図中Ｘ、、）はメタライズ層（例えばＡｇロウ、
Ｎｉロウ、Ｃｕロウ）、１４は電気絶縁リング、１５は
耐熱ゴム製シールリング、１６は電気絶縁ブツシュ、１
７．１８は外部コネクタ取付用のす、トを示している。

上記構成において、中心電極４を電源の＋側、ハウジン
グ３を電源の一側に接続することにより電流はＮｉ線１
０、キャップ９、リード線７０、セラミック発熱体５、
リード線８０、スリーブ１１、ハウジング３へと流れ、
発熱体５が発熱するのである。

次に、上記セラミック発熱部の製作方法について述べる
。第４図は第１図におけるセラック発熱体５、絶縁部材
６、金属リード線７０．８０の組付構造を示す。

第４図おいて絶縁部材は５ｉ３Ｎ４とＡｌ１゜３との混
合粉末成形体１２ａ、１２ｂ、１２ｃがら成り、セラミ
ック発熱体はＭ　（Ｉ　Ｓ　ｉ　２と３　ｉ　３Ｎ４と
の混合粉末成形体１３ａ、１３ｂ、１３ｃから成る。な
お金属リード線７０．８０はＷ線がら成る。

そして、第４図の矢印方向に加圧して焼結する条件は例
えばＮ２雰囲気、圧力３００　ｋｇ／ｃｒＡ、温度１６
３０℃×２時間である。

第５図ｆａｎ、　（ｂｌは第４図のものを焼結した燃焼
体の平面図および側面図である。焼結体においては、絶
縁セラミック成形体１２ａ、１２ｂ、１２ｃは一体化し
て絶縁部材６を形成し、セラミック発熱材成形体１３ａ
、１３ｂ、３ｃは一体化してＵ字状のセラミック発熱体
５を形成する。絶縁部材６とセラミック発熱体５との境
界５６は両者に含まれるＳｉ３Ｎ４が互いに拡散して強
固に接合している。Ｗ線より成るリード線７０．８０は
セラミック発熱体５のＵ字両端で電気的結合をなし、他
端７２，８２は絶縁部材６の内部がら表面に露出してい
る。

ここで、絶縁部材６、セラミック発熱体５、リード線７
０．８０は互いに熱膨張が合うよう配慮されている。

以上のような製法および構造で得られたセラミックヒー
タ装置について、従来の第１０図のものと比較しつつ各
種実験を行なった。

第６図は１分通電（発熱体の表面温度１２００℃）、そ
のｔ＆１分空冷というサイクルで断続通電耐久試験を行
なった結果である。第６図かられかるように従来のもの
は劣化傾向にあり、上記実施例のものは抵抗が劣化しな
く安定している。２の理由は従来のものがセラミック発
熱体とハウジングとのメタライズ部で剥離したためであ
り、金属ハウジングとセラミック発熱体とが直接接合さ
れているとセラミンク発熱体の熱が接合部に伝導しやす
く、この接合部に熱応力がかかったことになる。

第７図は従来と上記実施例において、発熱部とハウジン
グ接合部との温度を測定したものである。

従来は本発明実施例に比べて接合部の温度が上昇してい
ることがわかる。

以上のように本発明は絶縁部材の先端部に一体的にセラ
ミック発熱体を形成し、この絶縁部材をハウジングに接
合するため、熱応力に対して強く、かつ熱がハウジング
部へ流れることが少ない。

第８図は発熱体の温度を８００℃に保持するのに要する
電力を示すものであり、本実施例は先端のみに発熱体を
形成しであるので余分の熱発生がなく、またハウジング
を通しての熱の逃げが少ないことを示しており、従って
、電力的に有利な省電型である。

第９図は各温度に対する抵抗値を測定したものであり、
本実施例は従来例に比べて抵抗の上昇カーブが大きい特
徴を持つ。これは本実施例構造において、セラミック発
熱体の全体が発熱するようになっているためである。こ
の抵抗温度係数が大きいとはヒータ装置を制御する上で
非常に有利になる。

なお、前記実施例では、セラミック発熱体としてＭ　□
　Ｓ　ｉ　２を使用したが、ＴｉＣあるいはＴ】Ｎを用
いたものでも良い。この場合、絶縁部材、発熱体、・リ
ード線の熱膨張係数は互いに合うように添加物材料組成
を選定すればよい。また、金属リード線も他の高融点金
属、例えばＭｏ線壱用いてもよい。

以上詳述した本発明の幼果を列挙すれば次のごとくであ
る。

（１）セラｉ　７り発熱体と絶縁部材に一体接合し、こ
の絶縁部材を金属ハウジングに固定したから、発熱体の
熱が金属ハウジングに奪われることが少’ａ　＜　、発
熱体の熱を有効に利用できる。

（２）従来例のように発熱体をハウシングに固定せずに
絶縁部材固定しているから、発熱体確実な固定を実現で
きる。

（３）Ｕ学究熱体の２つの端部の間のスリット部まで絶
縁部材で接合しているから、発熱体と絶縁部材との接合
強度が向上する。

（４）発熱体の全体を発熱させることできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面図、第
４図は本発明における発熱部の製作説明に供する分解斜
視図、第５図ｆａ）’、　（ｂｌは本発明における発熱
部を示す平面図および側面図、第６図乃至第９図は本発
明の説明に供する特性図、第１０図は従来例を示す断面
図である。 ３・・・金属ハウジング、４・・・端子部材をなす中心
電極、５・・・セラミック発熱体、６・・・絶縁部材。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 第４図 ８ 介 第５ａ図 第５ｂ図 第　６　図 すイクル叙 第　７　　図 時間 第８図 １ 第９図 温度（Ｔン 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 縦断面Ｕ字状のセラミック発熱体と、この発熱体のＵ字
   スリット部ならびに２つの輪部に一体的に接合した電気
   絶縁セラミック材料よりなる絶縁部材と、この絶縁部材
   を内側に固定した金属ハウジングとを備え、前記発熱体
   の一方の端部をリード線により前記ハウジングに電気的
   に接続するとともに、前記ハウジングに電気的に絶縁し
   て設けた端子部、材にリード線により前記発熱体の端部
   を電気的に接続したセラミックヒータ装置。