JPS61107688A - セラミツクヒ−タ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの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ものである。

〔従来技術〕

発熱体として通電ににり発熱す°るヒラミック体を用い
て、これを電気絶縁性セラミックの支持体の先端面に接
合し、支持体内には発熱体と電源とを接続する１対のリ
ード線を埋設してヒータエレメントを構成し、上記支持
体を金属スリーブ内に保持せしめたセラミックヒータが
提案されている。

ところで、上記支持体を金属スリーブで保持するには一
般に支持体をスリーブ内にｇ＋置し、支持体の外周面と
スリーブ内周面とをろう接して固定しているが、このセ
ラミックヒータをディーゼルエンジンのグロープラグに
適用してエンジンに設置した場合、支持体には振動が作
用し、かつ燃焼至は瞬間的に約１０００”Ｃの高温とな
り、また支持体およびこれに接合された発熱体には高圧
が繰返し作用するので、上記支持体とスリーブの結合が
ゆるんでガタが生じて支持体がスリーブからずれること
がある。また支持体内に埋設されたり一ド線はその一端
がスリーブに接続されているが、上記のずれで接続が不
完全となる。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、発
熱体を接合した支持体が金属スリーブ内に保持されたセ
ラミックヒータにおいて、スリーブと支持体の結合を強
化してずれなどの発生を防１１−すること目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

支持体の外周面に凹所を設けるとともに、支持体外周に
嵌める金属スリーブには上記凹所とで共通の嵌合穴を形
成すべき貫通孔を設け、この嵌合穴に金属の嵌合部材を
嵌入し、支持体の外周面とスリー１の内周面との間、お
よび嵌合部材と嵌合穴との間をろう接固定する。

（ｆ￥：用効果〕 上記嵌合穴に嵌合部材を嵌入したことで支持体と金属フ
レームのずれは防止され、かっろう接により強固に両者
が結合される。

〔実施例〕

以下、本発明のセラミックヒータをグロープラグに適用
した実施例について説明する。

第２図に示すように、ヒータルーメンｌ−Ａは発熱体１
と、発熱体１を先端に接合した棒状の支持体２と、支持
体２内に埋設され、一端がＪｉ熱休体に接続する１対の
リード線３ａ　、３ｂとよりなる。

発熱体１は例えばＭｏＳｉ２　とＳｉ、　　ＮｔＦ　と
の混合物の焼結体であり、通電１１ること（−上りＲ熱
・ｌる。支持体２は例えばＳｉ３ＮやとΔλｉ　０３　
の混合物の焼結体よりなり、電気絶縁性である。リード
線３ａ　、３ｂは例えばタングステンよりなる。

上記ヒータエレメントＡは第３図に示すように発熱体１
を形成すべきセラミックシート１−おにび支持体２を形
成すべきセラミックシート２−を組合せて積層し、リー
ド線３ａ　、３１３　Ｇｉ−挾んでホットプレスするこ
とにより製造される。

第１図は上記ヒータエレメントを用いたグロープラグを
示すもので、支持体２の外周には金属ス　　　゛ジー１
４が、その外周には金属ボデー５が設けＣある。リード
線３ａの先端は発熱体１に接続し、後端は支持体２の基
端まで延在して金属キャップ６に接続し、キャップ６お
よびニッケル線７、ホールディングビン１１を介して図
示しない電源に接続しである。一方、リード線３ｂの先
端は発熱体１に接続し、後端は後記する嵌合部材を介し
て金属ボデー５に接続しである。金属ボデー５の端部間
口にはブツシュ９を介して上記ホールディングビン１１
が配設してあり、ビン１１およびブツシュ９は取付ナツ
ト１０にて金属ボデー５に固着せしめである。８はシー
ル用０リングである。このグロープラグは金属ボデー５
の外周に形成したネジ５１により図示しないエンジン燃
焼室壁に固着される。

次に上記支持体２と金属スリーブ４との結合構造につい
て説明する。

支持体２の外周面には少なくとも１個所に、第２図に示
すように凹所２０が形成しである。一方、金属スリーブ
４には第５図に示ずように、上記凹所２０と対応する位
置にこれと同形の貫通孔４０が形成してあり、上記凹所
２０と貫通孔４０とで共通の嵌合穴を形成している。そ
してこの嵌合穴には、第５図および第６図に示ずように
金属よりなる嵌合部材１２を嵌入することにより金属ス
リーブ４と支持体２とを位置固定する。なお支持体２の
外周面には第４図に示すように環状にメタライズ層１５
が形成しである。しかして、支持体２の外周面と金属ス
リーブ４の内周面との隙間および凹所２０にろう剤を供
給することにより、メタライズ層１５とスリーブ４が冶
金的に結合し、また嵌合部材１２は凹所２０にガタなく
固定されるのである。なお、金属ボデー５と金属スリー
ブ４との間もろう剤にて固定せしめられる。

次に発明者らの行なった実験結果について説明する。

支持体２の外周面に横幅５ｍｍ、縦幅３，５ｍｍ、深さ
Ｑ、５ｍｍの凹所２０を形成し、また支持体２には幅２
ｍｍ、Ｗさ５Ｃ）μｍのＭｏ−１ｗｔ％　ＭｇＡ１ユ０
３　　０　、５　ｗｔ％５１０２からなるペースト・を
印刷し、１３００℃の焼成温度で１−１２．／Ｎ２＝１
／１５の雰囲気下で焼結して第４図に示リメタライス層
１５を形成した。そしてメタライズ層１５上に２５μｍ
のＮ１メッキ層を形成した。なお、発熱体の組成はＭＯ
８ｉ、−７０モル％Ｓｉ７　　％、支持体の組成はＳｉ
３　Ｎ、−３８モル％パノ２０３とした。

支持体２に金属スリーブ４を覆嵌し、支持体２の凹所２
０と金属スリーブ４のＲ通孔４０とで形成される嵌合穴
に嵌合部材１２を嵌入した。嵌合部材１２および金属ス
リーブ４はいずれもコバルト−ニッケルー鉄材（コバー
ル）を用いた。

次に（３ＱＶＩｔ％Ａａ−７，５ｗｔ％Ｑｕを主成分と
するろう剤を用い、これを支持体２と金属スリーブ４と
の間、支持体２の凹所２０および金、纜り一ブ４と金属
ボデー５との間に充分にまわるように供給し、各構成部
材を固着した。

このようにして構成したグロープラグと、従来のグロー
プラグ（ろう接を上記と同条件で行ない、」 嵌合部材を有しない）について固着強度評価を行なった
。計画は常温と７００℃について行ない、グロープラグ
の金属ボデーに形成したネジ部で冶具内に固定し、発熱
体を上にして向重を餉荷し、ヒータエレメントが移動し
始める荷臣で評価した。

結果を下表に示す。

グロブラグをエンジン内で使用する際、約５０気圧の圧
力が瞬間的に繰返えしてΩ荷される等の厳しい条件下に
あるため、安全設計上、ヒータエレメントの７００℃で
の圧縮強度は４００に！＋以上が必要である。本発明に
よるヒータエレメントの固着強度は、冶金的接合と物理
的接合とにより大きく強化され、必要強度の３＠以上に
も達し、グロープラグの信頼性が大幅に向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したグロープラグの断面図、第２
図はヒータエレメントの斜視図、第３図はヒータエレメ
ントの製造法を説明する図、第４図はヒータエレメント
にメタライズ層を形成した図、第５図は金属スリーブの
斜視図、第６図は金属スリーブとヒータエレメントの結
合を示す断面図である。 Ａ・・・・・・ヒータエレメント ト・・・・・発熱体 ２・・・・・・支持体 ３ａ　、３ｂ・・・・・・リード線 ４・・・・・・金属スリーブ ５・・・・・・金属ボデー １２・・・・・・嵌合部材 ２０・・・・・・支持体の凹所 ４０・・・・・・金属スリーブの貫通孔第１！２１ 第２図 第３回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 通電により発熱するセラミックよりなる発熱体を電気絶
   縁性のセラミックよりなる棒状の支持体の先端に接合し
   、上記支持体内には上記発熱体を電源に接続するリード
   線を埋設してヒータエレメントを構成し、上記支持体を
   金属スリーブ中に保持せしめたセラミックヒータにおい
   て、上記支持体の外周面には少なくとも１個所に凹所を
   設けるとともに、金属スリーブには上記凹所と対応する
   位置に該凹所とで共通の嵌合穴を形成する貫通孔を設け
   、上記嵌合穴には金属よりなる嵌合部材を貫入せしめ、
   上記支持体の外周と金属スリーブとの間および上記嵌合
   部材と嵌合穴との間をろう接固定したことを特徴とする
   セラミックヒータ。